Устройство для измерения поверхностной плотности электрических зарядов Советский патент 1961 года по МПК H05F3/00 G01R19/18 

В известных устройствах для измерения поверхностной плотности электрических зарядов на электроизоляционных материалах с помощью снимающего заряды металлического ко;глектора используется механический преобразователь постоянного напрял.ения заряда в переменное напряжение, что усложняет схему и связано с необходимостью в уходе со специальным обслуживающим персоналом.

С целью устранения этих недостатков, предлагается для указанного преобразования применить схему на двух нелинейных конденсаторах с сегнетодиэлектриком (по типу варикондов), включенных в плечи электрического моста переменного тока, к одной из индикаторных вершин которого присоединен коллектор, а в измерительную диагональ включен разделительный конденсатор последовательно с активным сопротивлением, образующим выход.

В основу работы предлагаемого устройства положено появление четных гармоник в кривой тока, протекающего через конденсатор с сегнетодиэлектриком, находяишхся в переменном и в постоянном электрических нолях.

Конструктивно устройство предлагается выполнить в виде корпуса из изоляционного материала, заключающего в себе коллектор, конде нсаторы и укрепленного на конце металлической заземленной щтанги с рукояткой, предназначенной для накладывания корпуса устройства на поверхность испытуемого материала.

Фиг. 1, 2 изображают принципиальные схемы предлагаемого устройства.

Основным элементом предлагаемого устройства являются конденсаторы, из которых нелинейные конденсаторы / и 2 с сегнетодиэлектриком включены в плечи электрического моста, а разделительный, например слюдяной, конденсатор 3 включен в его измерительную диагональ

№ 1359662

последовательно с активным измерительным сопротивлением 4. К мосту через дифференциальный трансформатор .5 подводится переменное напряжение. К общей точке соединения трех конденсаторов, образующей вершину индикаторной диагонали моста, подключен коллектор 6.

При отсутствии постоянного поля (зарядов нет) и симметрии мостовой схемы через разделительный конденсатор ток не проходит. При наличии статического электричества поток электрической индукции проходит море: ко;,- ектор и в сегнетодиэлектрике конденсаторов / и 2 появляется постоянная составляющая поля, а в цепи конденсаторов возникает ток второй гармоники. Если в данный момент переменное и постоянное поля, например в конденсаторе /. совпадают, то в конденсаторе 2 они противоположны по направлению. Вследствие этого фаза тока второй гармоники в конденсаторе / оказывается сдвинутой на 180° по отношению к фазе тока второй гармоники в конденсаторе 2. Поэтому эти токи замыкаются через среднюю ветвь с конденсатором .: и, складываясь, образуют на измерительном сопротивлении 4 падение напряжения IJ, пропорциональное измеряемой плотности зарядов:

U KRS 3,

где R -- величина сопротивления 4; S - площадь коллектора б; 3 - плотность зарядов, К - коэффициент.

Наьряжение с сопротивления 4 подводится к усилителю 7, работающему в режиме катодного повторР теля, с которого сигнал передается на фазочувствительный выпрямитель 8 с мостовой схемой в анодных цепях, в диагональ ее включен микроамперметр с нулем посредине шкалы. Катоды лампы выпрямителя 5 питаются током удвоенной частоты от генератора Я вследствие чего выпрямляется лишь составляющая удвоенной частоты. При изменении .зпака измеряемых зарядов стрелка микроамперметра отклоняется в противополол ную сторону.

Конструктивно коллектор 6 крепится (фиг. 2) в корпусе 10 из отполированного плексигласа. Корпус закрыт металлической крышкой //, снабженной металлической заземленноГ: штангой 12 с пластмассовой РЗкояткой 13. От конденсаторов }, 2 к 3 внутри штанги и рукоятки проходят изолированные проводники 14, для включения питания и входа усилителя. При измерении плексигласовую коробку прикладывают к заряженной поверхности диэлектрика и производят отсчет плотности

зарядов :; по прибору, градуированному в сдиннт1ах -j- I

Предмет изобретения

I. Устройство для измерения поверхностной плотности электрических зарядов на электроизоляционных материа.лах с помощью снимающего заряды металлического коллектора и преобразователя постоянного напряжения заряда в переменное, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства,путем устранения механических преобразователей, коллектор присоединен к общей точке соединения трех конденсаторов, два из которых - нелинейные (по типу варикондов) и включены в плечи электрического моста переменного тока, а третий -разъединительный - включен в измерительную диагональ моста последовательно с активным сопротивлением, образующим выход.

2. Устройство поп. 1, отличающееся TL-M. что коллектор вместе с конденсаторами заключен в общий корпус из электроизоляционного материала, укрепленный на конце .заземленной металлической штанги, при помощи которой коллектор накладывается на поверхность испытуемого объекта.

/KVAOH

см /