Датчик для измерения контактной разности потенциалов Советский патент 1987 года по МПК G01R19/00 G01N27/00 

Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано для контроля износостойкости металлических деталей.

Цель изобретения - повышение точности путем компенсации помех на частоте преобразования.

На фиг.1 изображена электрическая схема предлагаемого датчика; на фиг.2 - конструкция датчика, разрез.

Датчик для измерения контактной разности потенциалов содержит экранирующий корпус 1, выполненный с отверстием, первый эталонный электрод 2, расположенный внутри корпуса 1 на вибраторе 3 вблизи отверстия, причем его плоскость параллельна плоскости отверстия, второй эталонный электрод 1, расположенный на вибраторе 3 с обратной относительно отверстия стороны первого электрода 2, дифференциальный усилитель 5 с резистором включенным между его неинвертирующим входом и общей шиной, выполненным в виде потенциометра 6, к движку которого подключена шина 7 для подключения источника компенсирующего напряжения, а выход усилителя 5 соединен с шиной 8 нулевого сигнала.

Первый резистор 9 включен между общей шиной и вторым электродом 4, соединенным с инвертирующим входом усилителя 5. Второй резистор 10 включен между общей шиной и первым электродом 2, соединенным с инвертирующим входом усилителя 5. Вибратор 3 жестко связан с мембраной 11, расположенной вблизи сердечника электромагнита 12. Корпус 1 может быть выполнен с радиальной проточкой 13 в крае отверстия и снабжен уплотни- тельной манжетой 14, расположенной по краю отверстия, при этом в корпус 1 имеется отверстие 15 для откачки газа.

Электроды 2 и 4 выполняются из золота или позолоченного металла.

Датчик для измерения контактной разности потенциалов работает следующим образом.

Корпус 1 устанавливают на экра- нирзтощую пластину так, чтобы она контактировала с краями отверстия корпуса 1. На шину 7 подают компенсирующее постоянное напряжение, а че рез обмотку электромагнита 12 пропускают переменньй ток. Расстояние между экранирующей пластиной и эталонными электродами 2 и 4 должно быть

w

15

20

25

552901802

5-10 мм, чтобы исключить влиянТГе контактной разности потенциалов.

Движок потенциометра 6 устанавливают в такое положение, при котором сигнал на выходе усилителя 5 становится равным нулю, что свидетельствует о компенсации помех, существующих из-за наводок на электроды 2 и 4, поскольку сигнал контактной разности потенциалов отсутствует.

После компенсации помех корпус 1 устанавливают на плоскость образца, контактную разность потенциалов кото- рого необходимо измерить.

Края отверстия корпуса 1 контактируют с образцом, а первый электрод 2 оказывается расположенным вблизи образца на расстоянии 0,1-0,5 мм.

Между первым электродом 2 и образцом возникает контактная разность потенциалов, а между вторым электродом 4 и образцом - не возникает, так как второй электрод 4 расположен дальше от образца и экранирован от него первым электродом 2. Таким образом, между электродами 2 и 4 возникает разность потенциалов, равная контактной разности потенциалов Образец - первый электрод 2, которая зависит от

40

расстояния между образцом и электродом 2. Поскольку вибратор 3 вместе с электродами 2 и 4 вибрирует вместе с мембраной 11, то контактная разность потенциалов преобразуется в пе35 ременную ЭДС, которая усиливается дифференциальным усилителем 5 и подается на шину 8 нулевого сигнала.

На шине 7 постоянное напряжение изменяется до тех пор, пока напряжение на шине 8 нулевого сигнала не станет равным нулю. В этом случае напряжение на шине 7 компенсирует контактную разность потенциалов, на электроде 2 и, следовательно, оно равно контактной разности потенциалов. Конструкция датчика позволяет производить измерение контактной разности потенциалов в среде инертного газа или в вакууме. Соответствующая среда создается путем закачки или откачки газа через отверстие в корпусе 1, при этом проточка в корпусе 1 соединяет полость под манжетой 14 с внутренним объемом корпуса, а манжета 14 обеспечивает необходимое уплотнение при Герметизации внутреннего объема корпуса.

Предлагаемый датчик обеспечивает подавление помех, наводимых на эта45

50

лонные электроды от электромагнита и внешних посторонних полей, что уменьшает погрешность измерений примерно в 3,5 раза и обеспечивает соответствующее повышение точности. Формула изобретения

Датчик для измерения контактной разности потенциалов, содержащий экранирующий корпус, выполненный с от верстием, эталонный электрод, расположенный на вибраторе и электромагнит, механически связанный с вибратором, отличающийся тем что, с целью повышения точности, в него дополнительно введен второй эталонный электрод, дифференциальный усилитель и два резистора, резистор дифференциального усилителя, включенный, между неинвертирующим входом и общей шиной, выполнен в виде по

10

f5

20

тенциометра, движок которого подключен к шине для подключения источника компенсирующего напряжения, первый резистор включен между общей шиной и соединенными между собой первым эталонным электродом и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, второй резистор включен между общей шиной и соединенными между собой вторым эталонным электродом и инвертирующим входом дифференциального усилителя, при этом дифференциальный усилитель и электромагнит размещены внут и экранирующего корпуса, второй эталонный электрод расположен на вибраторе вблизи первого эталонного электрода с обратной стороны от первого эталонного электрода относительно отверстия в корпусе, а первый электрод расположен вблизи от плоскости отверстия в корпусе.

yAW///////W/.

Редактор А.Ревин

cfus2

Составитель А.Пучковский Техред вГкадар

Заказ 7894/40 Тираж 731Подписное

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

Корректор И.Эрдейи

Изобретение относится к технике электроизмерений. Может быть использовано для контроля износостойкости металлических деталей. Цель изобретения - повышение точности путем компенсации помех на частоте преобразования. Устройство содержит экранирующий корпус 1, выполненный с отверстием, эталонный электрод 2, расположенный на вибраторе 3 вблизи отверстия,и электромагнит. Введение второго электронного электрода 4, дифференциального усилителя (ДУ) 5, резисторов 9, 10, выполнение резистора ДУ в виде потенциометра 6, образование новых функциональных связей позволило достичь поставленную цель. Отличия датчика обеспечивают подавление помех, наводимых на эталонные электроды от электромагнита и от внешних посторонних полей, что обеспечивает уменьшение погрешности примерно в 3,5 раза и соответствующее повышение точности. 2 ил. с S (Л t 1 ю со 1 3и/ж off S сх 7 / Cpuff.f Т 1