Диэлькометрический датчик Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

1

(21) 099305/2 4-09

(22)01.08.86

) 23.05.90, Бюл. № 19 (72) Я.И. Бульбик, А.С Бобер, Ы.Н. Исляев, М.И. Соколов 1 С.А. Рыбаков (53) 621.317.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 930163, кл. С 01 К 29/2, 197.

Авторское свидетельство СССР № 1078356, кл. С, 01 R 27/26, 1981.

jk) ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК

(

(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение томности и бысi родействия воспроизведения pac.ipt.At. лений частичных электрических зиря- дов. Для этого датчик содержит сис- ,ему электродов, состоящую из высокопотенциального электрода 1.1, низкопотенциальных компланарных электродов 1.2, выравнивающих резистивных

элементов 1.3, коммутатор 2, источник 3 опорного тока, интегратор kt блок 5 фиксации нулевого уровня, формирователь 6 выходных сигналов, эквивалент 7 входного сопротивления, шину 8 блокировки выходного сигнала, источник 9 тестового напряжения. Такое выполнение датчика с импульсно- возбуждаемым электрическим полем обеспечивает его использование при передаче к выходу информации о распределении электрических зарядов на электродной системе, приведенной ь соприкосновение с исследуемой поверхностью зоны контроля неметаллического материала или изделия. Датчик используется при косвенных методах измерения характеристик неодно- родностей сред и при физическом моделировании сложных квазистационарных полей в электродных системах. ч ил.

Ј

сл

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности быстродействия и воспроизведения распределений частичных электрических зарядов. Для этого датчик содержит систему электродов, состоящую из высокопотенциального электрода 1.1, низкопотенциальных компланарных электродов 1.2, выравнивающих резистивных элементов 1.3, коммутатор 2, источник 3 опорного тока, интегратор 4, блок 5 фиксации нулевого уровня, формирователь 6 выходных сигналов, эквивалент 7 входного сопротивления, шину 8 блокировки выходного сигнала, источник 9 тестового напряжения. Такое выполнение датчика с импульсно-возбуждаемым электрическим полем обеспечивает его использование при передаче к выходу информации о распределении электрических зарядов на электродной системе, приведенной в соприкосновение с исследуемой поверхностью зоны контроля неметаллического материала или изделия. Датчик используется при косвенных методах измерения характеристик неоднородностей сред и при физическом моделировании сложных квазистационарных полей в электродных системах. 4 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может быть ис пользовано в диэлькометрических или электрозарядовых датчиках с импульс- но-возбуждаемым электрическим полем при передаче к их выходу информации о распределении электрических зарядов на электродной системе, приведенной в соприкосновение с исследуемой поверхностью зоны контроля неметаллического материала или изделия, для воспроизведения распределений частичных электрических зарядов при косвенных методах измерения характеристик неоднородностей сред а также при физическом моделировании сложных квазистационарных полей электродных системах путем последовательной передачи к выходу устройства информ-эции о частичных потоках поля на поверхности какого-либо сегментированного электрода в их системе, подлежащей исследованию.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности воспроизведения распределений частичных электрических зарядов.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема диэлькометричес- кого датчика; на фиг. 2 - структурна электрическая схема блока фиксации нулевого уровня (вариант выполнения) на фиг. 3 структурная электрическа схема формирователя выходных сигналов (вариант выполнения), на фиг.Ч - временные эпюры напряжений в различных точках схемы диэлькометрического датчика.

Диэлькометрический датчик включае систему 1 электродов, состоящую из высокопотенциального электрода 1.1, низкопотенциальных компланарных эле- -ктродов 1,2, выравнивающих резистив- ных элементов 1.3, коммутатора 2, источника 3 опорного тока, интегратора kt блока 5 фиксации нулевого уровня, формирователя 6 выходных сигнало эквивалент 7 входного сопротивления, шину 8 блокировки выходного сигнала, и источник 9 тестового напряжения, Блок 5 фиксации нулевого уровня содержит компаратор 10, транзисторные ключи 11 и 12, преобразователь 13 уровня импульсных сигналов на транзисторе. Формирователь 6 выходных сигналов содержит согласующий преобразователь k уровня импульсных сигналов на транзисторе.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Диэлькометрический датчик работает следующим образом.

При включении устройства и подаче цикла управляющих напряжений (ио, l y , U2 , Uj , U4 , Up) согласно временной диаграмме (фиг. 4) положительным фронтом напряжения Ur переключается RS-триггер блока 5 фиксации нулевого уровня в состояние с низким уровнем напряжения, подводимого к входу преобразователя 13 уровня импульсных сигналов на транзисторе (каскад общая база), и напряжение на его коллекторе получает отрицательный потенциал, примерно равный напряжению - Е. Этим потенциалом ключ сброса в интеграторе А переводится в состояние высокого сопротивления и ток заряда через резистивный элемент г1 начинает действовать на входе интегратора k, приводя к процессу редукции электрического заряда с электродов, подключенных к гт, к электрическому заряду на емкости с интегратора А. Ток заряда через выравнивающий резистивный элемент г протекает при этом через эквивалент входного сопротивления 7. От блока 5 фиксации нулевого уровня на этом временном этапе подается к формирователю 6 уровень напряжения логической единицы, однако, так как на шине 8 блокировки выходного сигнала присутствует отрицательный уровень напряжения U0, то преобразователь 1А находится в проводящем состоянии, обеспечивая на выходе формирователя 6 уровень напряжения логического нуля.

По мере спада переходного тока i.1 заряда, протекающего через резистивный элемент г, и канал коммутатора 2, во входной цепи интегратора А ток прекращается и интегратор k переходит в режим аналогового хранения результата интегрирования на время taH (фиг. k). В момент времени, непосредственно предшествующий сбросу напряжения источника 9 на нулевой уровень, управляющее напряжение U, сбрасывается с отрицательного уровня - Е на нулевой и электродная система 1 с выравнивающими резистивными элементами 13 оказывается подключенной посредством коммутатора 2 к эквиваленту входного сопротивления 7. Последующий за этим (с задержкой t,) сброс напряжения источника 9 приводит к разрядным токам Ц, протекающим

через эквивалент входного сопротивления 7 (фиг. ч), одновременному с началом указанного процесса разряда емкостей электродной системы 1 сбросу напряжения U0 на нулевой уровень, что приводит к разблокированию выхода, формирователя 6, подключению источника 3 опорного тока через канал коммутатора 2 к входу интегратора ч и началу процесса обратного интегрирования.

В момент перехода линейно уменьшающимся во времени выходным напряжением интегратора ч через нулевой уровень происходят срабатывание компаратора 10 и, благодаря положительного фронту его выходного напряжения действующего через резистивно-емко- стную дифференцирующую цепь и транзисторный ключ 12, переключения RS- триггера блока 5 фиксации нулевого уровня.(Этим обеспечиваются формирование заднего фронта выходного импульсного сигнала переменной длительности, сброс напряжения на емкости С интегратора и удерживания этого напряжения на нулевом уровне до начал следующего этапа интегрирования.

Со сбросом управляющего напряжения Uj на нулевой уровень и с лоДа- чей (с задержкой tj) управляющего напряжения U,. начинается следующий этап преобразования зарядного тока ia через выравнивающий резистивный элемент га к выходной цепи диэль- кометрического датчика. Все процессы здесь аналогичны описанным и поясняются временной диаграммой фиг. ч.

Формула изобретения

Диэлькометрический датчик, содержащий формирователь выходного сигнала, высокопотенциальный электрод, соединенный с выходом источника тестового напряжения, п (где п 1,2, 3...) цепей, каждая из которых состоит из последовательно включенных двух параллельно соединенных низко- 5 потенциальных компланарных электродов, выравнивающего резистивного элемента и коммутатора, управляющий вход которого является входом для под дачи управляющего сигнала, причем выход первого коммутатора соединен с входом накопителя, а выходы остальных коммутаторов соединены с эквивалентом входного сопротивления, высокопотенциальный электрод и низкопотенциальные компланарные электроды расположены на диэлектрической подложке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстро0 действия воспроизведения частичных электрических зарядов, введены первый и второй дополнительные коммутаторы, шунтирующий резистор, блок фиксации нулевого уровня, источник опор5 ного тока, а накопитель выполнен в виде интегратора на операционном усилителе, причем вход и выход интегратора соединены последовательной цепью, состоящей из первого дополнио тельного коммутатора и шунтирующего резистора, источник опорного тока последовательно соединен с вторым дополнительным коммутатором и входом интегратора, управляющий вход второго дополнительного коммутатора соединен с первым управляющим входом формирователя выходных сигналов, первый управляющий вход блока фиксации нулевого уровня соединен с выходом

0 источника тестового напряжения, шторой управляющий вход - с выходом интегратора, первый выход блока фиксации нулевого уровня соединен с вторым входом формирователя выходного

5 сигнала, а второй выход подключен к управляющему входу второго дополнительного коммутатора.