Способ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике Советский патент 1989 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к измерению внутренних электрических полей в твердых диэлектриках.

Цель изобретения - упрощение и сокращение времени контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике.

Способ осуществляют следукщим образом.

Исследуемый диэлектрик помещают между двумя электродами без зазора и воздействуют импульсами деформации на один из электродов, измеряя

при этом возникающую на электродах разность потенциалов, характеризующую распределение напряженности электрического поля в объеме диэлектрика. Для определения величины напряженности электрического поля в определенной исследуемой области диэлектрика на тот же электрод, на который воздействуют импульсы деформации, подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика, крторую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потоидиIs3

. алов в Г4омент времени, соответствую :прохождению импульса деформации чер исследуемую область Величину напряженности электрического поля в ней определяют как отношение компенсирующего поля к толщине диэлектрика. .

Согласно предлагаемому способу неразрутаающего контроля напряженнос электрического поля в твердом диэле ктрике величина напряженности электрического поля определяется непосредственно по результатам измерений и нет необходимости дополнительного восстановления формы импульса давления и измерения диэлектрической проницаемости, сжимаемости и скорости звука в исследуемом диэлектрике.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - временная зависимость разности потенциалов между электродами для образца - сэндвича из полиметилме- такрилата (ПММА), заряженного в коронном разряде; на фиг. 3 - распределение электрического поля в этом образце, полученное с помощью предлагаемого способа

Устройство, реализующее предлагаемый сЬособ (фиг. 1), содержит источник 1 импульсов деформации, образец 2 из твердого диэлектрика, помещенный между двумя металлическими электродами 3 и 4, предусилитель 5 и запоминающий осциллограф 6 I.

Производится контроль электрического поля в образце из ПММА, заряженном в поле коронного разряда.

Для зарядки образца две пластины из ПММА толщиной 1 мм помещают на заземленный металлический электрод. Над поверхностью пластин на расстоянии 5 мм размещают многоострийный электрод, на который подается высокое постоянное напряжение U 12,5к При этом вблизи многоострийного электрода зажигается коронный разряд, а на поверхности пластин образуется положительный заряд. После ввдержки пластин в поле коронного разряда в течение 10 мин напряжение отключается, а заряженные пластины склады

ваются поверхностями, обращенными к многоострийному электроду. Таким образом получают образец твердого диэлектрика с созданным в его объеме электрическим полем. Затем такой об0

с

5

5

0

0

5

0

5

5

разец - сэндвич помещают между электродами 3 и А (фиг. О - при этом толщина образца ориентирована по оси Z.

На электрод 3 от источника 1 подается импульс деформации, который перемещается в объеме образца 2 со скоростью звука (для ПММА скорость звука С 2,5-10 м/с). При перемещении импульса деформации по образцу 2 между электродами 3 и А создается разность потенциалов, характеризующая электрическое поле в образце, которая регистрируется с помощью предусилителя 5 и запоминающего ос- циплографа 6. Измеряемая разность потенциалов между электродами связана с величиной электрического поля в диэлектрике и воздействующим импульсом деформации соотношением

U(t) (2-1/ XJ P(Z )E(Z )dZ ,(1) где U(t) - временная зависимость разности потенциалов между электродами;

и X - диэлектрическая проницаемость и сжимаемость твердого диэлектрика соответственно;

P(Z ) - воздействующее давление; E(Z ) - электрическое поле в

диэлектрике;

С - скорость звука в диэлектрике.

На фиг. 2 (кривая l ) приведена временная зависимость разности потенциалов, получаемая для образца - сендвича о

Для определения напряженности поля в первой половине образца - сэндвича на электрод 3 подается постоянное напряжение (У,п), величина и полярность которого выбираются таким образом, чтобы электрическое поле в первой половине образца полностью компенсировалось полем, создаваемым приложенным напряжением: Е (Z) . В этом случае критерием полной компенсации поля в первой половине образца - сэндвича является отсутствие разности потенциалов между электродами 3 и А в первой половине образца при воздействии на электрод 3 импульса деформации (фиг. 2, кривая 2). Искомая величина напряженности электрического поля в первой половине образца определяется непосредственно по результатам измерения: E,(Z ) -V

комп

/h,

15

где компенсирующее напряжение; h - толщина образца - сэндвича Напряжение, при котором происходит полная компенсация по;;я в первой половине образца, равна V -«-AOOOB. Таким образом, при толщине образца - сэндвича 2 мм напряженность электрического поля в первой половине образцаЕ |2Q2«-,-- -2 ,,0 В/м

-2 кВ/мм. Дпя определения величины поля во второй половине образца - сэндвича он поворачивается на 180 и повторяются описанные операции

Распределение электрического поля в образце - сэндвиче, заряженном в коронном разряде, приведено на фиг. 3.

Предлагаемый способ позволяет существенно упростить процедуру контроля электрического поля в твердых диэлектриках, сокращая при этом время иэмерений. Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в

9

твердом диэлектрике, размещенном между двумя электродами без зазора, заключающийся в воздействии импульсов деформации на один из электродов,

измерения возникающей при этом межэлектродной разности потенциалов, характеризующей распределение напряженности электрического поля в объекте контроля, и обработке результатов измерения, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени контроля, подают постоянное напряжение на тот же электрод, на который воздействуют импульсы деформации, достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика между электродами, которую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в момент времени, соответствующий прохождению импульса деформации через исследуемую область, и определяют величину напряженности электрического поля в исследуемой области как отношение компенсирующего напряжения к толщине диэлектрика.

Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к измерению внутренних электрических полей в твердых диэлектриках. Цель изобретения - упрощение и сокращение времени измерения величины электрического поля в объеме диэлектрика. Для этого исследуемый диэлектрик помещают между двумя электродами без зазора и на один из них воздействуют импульсом деформации. Регистрируют межэлектродную разность потенциалов, характеризующую электрическое поле в объеме диэлектрика. Новым является то, что на тот же электрод, на который воздействуют импульсами деформации, подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика между потенциалами, которую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в момент времени, соответствующий прохождению импульсов деформации через исследуемую область. Величину напряженности электрического поля в этой области определяют как отношение компенсирующего напряжения к толщине диэлектрика. 3 ил.

ff копл

0ilS.l

.KS/Mfl

W t.HC

Фие.2

Фие.З