Датчик поверхностных зарядов и потенциалов Советский патент 1987 года по МПК G01R29/12 G01R29/24 

1

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии, электротехнике.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при одновременном расширении полосы пропускания за счет выполнения металлического электрода Б виде конуса с вершиной в плоскости торца экрана и размеш;ения диэлектрической вставки между образующей конуса и боковой поверхностью экрана, а также выбора отношения высоты конуса Н к радиусу R основания

0.5 | 2

На фиг. 1 представдена конструкци зондовой системЬц на фиг, 2 - график контрастно-частотной характеристики устройства (КЧХ).

Датчик поверхностных зарядов и потенциалов содержит измерительный металлический электрод 1, расположенный в заземленном электростатическом экране 2. Торец металлического электрода выполнен в виде конуса с вершиной в плоскости торца экрана. Диэлектрическая вставка 3 расположена между образующей электрода и боковой поверхностью экрана, причем отношение высоты конуса к полуширине его основания лежит в интерва Н R

ле 0,5 5

2. Диэлектрическая про

6,

ниц дймость вставки должна быть 1-3.

Пределы изменения - и значение К

. выбраны экспериментально. При определении метрологических характерис- тик бесконтактных электростатических индукционных систем обычно пользуются представлениями о зондирующем поле. Потенциал Зондирующего поля определяется как лапласовское поле, возникающее в зондовой системе, если на измерительном электроде задан единичный потенциал, а остальные провод- ники и экраны заземлены. При

- 0,5 коэффициент передачи постоян- к

ной составляющей, определяющий чувствительность системы, равен

К,

j Н RS 21

h - расстояние до контролируемой

поверхности; 1 - расстояние до заземленной

подложки.

5

0

5

Полоса пропускания -системы на уровне 0,5, определяемая из КЧХ, равна О; 0,851| 1 (фиг. 2-, кривая а). Таким образом, полоса пропускания О; 0,85 П определяет нижнюю границу интервала .

При - 2, т.е. при тонких зондах, к

полоса пропускания расширяется на 0,3571, однако чувствительность измерений в этом случае падает в 3 раза по сравнению со случаем, когда

,5.

Кроме того, с приближением тонких зондов к поверхности носителя резко возрастает средняя мощность шума, i обусловленного поверхностными неров- ностями носителя. Полезный сигнал нарастает медленней, чем шум, что приводит в итоге к ухудшению разрешающей способности. .

Изготовление и эксплуатация тонких заостренных зондов сопряжены также с техническими трудностями. Поэтому целесообразен выбор промежуточного варианта геометрической формы зонда - в виде конуса, для которого

30

0,5

Н R

2, Для зовдовой системы с

- 3/2 КЧХ на фиг, 2 представлена

Н R кривой

Устройство работает следующим образом.

Б цепи измерительного электрода, установленного над контролируемой поверхностью, индуцируется сигнал Q. При этом коэффициент передачи записывается следующим образом:

K,o, КЧХ устройства

imi - 3 г 2 f-А2й±1 ,

2 L2T V (2п+1) 2

К(о)

Л,

Ih(i)Ri oR.h

4 где Т. (OR) - функция Бесселя п-го порядка;

Как видно из фиг. 2, полоса пропускания на уровне 0,5 составляет 0; 1; lATTJ, чувствительность К(о)

15 h 3 1

31283

Формула изобретения

Датчик поверхностных зарядов и потенциалов, содержащий металлический электрод, помещенный в электростатический экран, и диэлектрическую встав- ку, отличающийс я тем, что, с целью повьшения чувствительности при расширении полосы пропускания, металлический электрод с рабочей д

стороны выполнен в форме конуса с вершиной в плоскости торца экрана, а диэлектрическая вставка расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана, при этом отношение высоты Н конуса к радиусу R металлического электрода соответствует выражению

0,5

.f.a.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- з.овано в репрографии, дефектоскопии. электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при одновременном расширении полосы пропускания. Для достижения дели в устройстве, содержащем металлический электрод 1, электростатический экран 2 и диэлектрическую вставку 3, металлический электрод 1 с рабочей стороны выполнен в форме конуг- са с вершиной в плоскости торца экрана 2, а диэлектрическая вставка 3 ; расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана. При этом отношение высоты конуса к радиусу металлического электрода 1 выбирается в диапазоне от 0,5 до 2. Диэлектрическая проницаемость вставки выбирается равной 3. Выбор данных параметров был осуществлен экспери ментально. 2 ил. (Л с: ю 00 05 О) sj IS5

Q5

JT

tiJK

8

371 Ш

Редактор М. Циткина

Составитель Е. Ппужникова

Техред М.Ходанич Корректор л. Пкпипенко

Заказ 7433/43Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4