Электроемкостный преобразователь для неразрушающего контроля диэлектрических характеристик материалов Советский патент 1991 года по МПК G01R27/26 

ного электроемкостного преобразователя на фиг. 2 - электрическая принципиальная схема развязки.

Электроемкостный преобразователь для неразрушающего контроля диэлектрических характеристик материалов содержит высокопотенциальный 1, дополнительный 2 и низкопотенциаль- ный 3 электроды, конвертор 4 отрицательного сопротивления по напряжению, второй дополнительный электрод 5, буферный усилитель 6, образцовый резистор 7, схему 8 развязки, буферный усилитель 9, резисторы 10 и 11 обратной связи, входные клеммы 12 и 13 и выходные клеммы 14 и 15. Исследуемый материал 16 находится в непосредственной близкости к электродам.

Схема 8 развязки содержит операционный усилитель 17, резисторы 18 и 19 обратной связи, оптрон 20, резистор 21 ограничения тока свето- излучающего диода оптрона и резистор 22 нагрузки.

Высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды 1 и 3 предназначены для создания электрического поля в исследуемом материале 16. Для этого высокопотенциальный электрод 1 через образцовый резистор 7 соединен с входной клеммой 12, а низкопотенциальный электрод 3-е входной клеммой 13. Конвертор 4 отрицательного сопротивления по напряжению и дополнительный электрод 2 служат для создания дополнительного электрического поля в исследуемом материале 16, уменьшающего чувствительность электроемкоетного преобразователя к контактным условиям между электродами и исследуемым материалом. Вход конвертора 4 отрицательного сопротивления по напряжению) также присоединен к входным клеммам 12 и 13 электроемкостного преобразователя. Второй дополнительный электрод 5 предназначе для подавления электрического поля между нерабочими поверхностями высокопотенциального 1 и низкопотенциального 3 электродов, а также общей шиной. Для этого второй дополнительный электрод 5 конструктивно охватывает нерабочие поверхности высокопотенциального электрода 1 и образцовый резистор 7. Питание второго дополнительного электрода 5

6386654

осуществляется при помощи буферного усилителя 6, вход которого соединен с входной клеммой 12 электроемкост- 5 ного преобразователя. Так как непосредственное подключение внешнего измерительного устройства к образцовому резистору 7 вызвало бы до- нолнительный ток через образцовый

Ю Резистор 7 и входное сопротивление измерительного устройства на общую шину, то подключение электроемкостного преобразователя к внешнему измерительному устройству реализует15 ся через схему 8 развязки, обеспечивающую разрыв нежелательного контура тока. Конструктивно схема развязки 8 также охвачена вторым дополнительным электродом 5.

20 Устройство работает следующим образом.

Электроемкостный преобразователь накладывается на исследуемый мате- 25 риал 16. На входные клеммы 12 и 13 электроемкостного преобразователя подается тестовое напряжение, которое создает электрическое поле между высокопотенциальным 1 и низкопотен- Зо циальным 3 электродами, а также посредством конвертора 4 отрицательного сопротивления создает дополнительное электрическое поле между высокопотенциальным 1 и дополнитель- зс ным 2 электродами противоположного знака по отношению к электрическому полю между высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 3 электродами. Кроме того, тестовое напряжение подо средством буферного усилителя 6 подается также на второй дополнительный электрод 5, таким образом поддерживая при этом равными по времени напряжения на высокопотенциальном 1 45 и втором дополнительном 5 электродах, в результате чего отсутствует электрическое поле между этими электродами. Ввиду отсутствия электрического поля между электродами 1 и 5, 5Q а также благодаря предложенному конструктивному исполнению второго дополнительного электрода 5 линии напряженности электрического поля между высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 3 электродами замыкаются лишь через объект 16 контроля. Следовательно, ток в цепи высокопотенциального электрода 1 прямо пропорционален результирующей напряженности электрического поля в исследуемом материале 16 и поэтому является выходным параметром электроемкостного преобразователя. Падение напряжения на образцовом резисторе 7, вызванное током в цепи высокопотенциального электрода 1, образует выходной сигнал электроемкостного преобразователя, который внешнему измерительному устройству передается посредством схемы 8 развязки.

В данном случае схема развязки 8 построена на базе оптрона (фиг.2) . Входной сигнал схемы развязки 8 усиливается в усилителе напряжения, построенном на операционном усилителе 17, и резисторами 18 и 19 обратной связи до величины, обеспечивающей оптимальный режим работы входной цепи оптрона 20. Выходной сигнал схемы развязки образуется в виде падения напряжения на резисторе 22 нагрузки, включенном последовательно в выходную цепь оптрона 20.

Введение второго дополнительного электрода позволяет осуществить подавление электрического поля между нерабочими поверхностями высокопотенциального и низкопотенциального электродов, а также между нерабочими поверхностями высокопотенциального электрода и общим проводом. Вслествие этого существенно уменьшается начальная емкость элетроемкостного преобразователя, а его чувствительность увеличивается.

Формула изобретения 40

1 о Электроемкостный преобразователь для неразрушающего контроля ди- электрических характеристик материалов, содержащий высокопотенциальный и низкопотенциальный электроды и расположенный между ними дополнительный

10

15

20

40

6386656

электрод, конвертор отрицательного сопротивления по напряжению, имеющий входные и выходные клеммы, причем входные клеммы конвертора являются входом преобразователя, первая входная клемма соединена с низкопотенциальным электродом, а первый выход конвертора соединен с дополнительным электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления, образцовый резистор, схема развязки, второй дополнительный электрод, охватывающий нерабочие поверхности высокопот енииального электрода, образцовый резистор и схему развязки, а на рабочей поверхности преобразователя он расположен вокруг высокопотенциального электрода, причем вторая входная клемма присоединена к входу буферного усилителя, выход которого соединен с вторым дополнительным электродом и с первым выводом образцового резистора, второй вывод которого соединен с высокопотенциальным электродом, параллельно образцовому резистору подсоединена схема развязки, выходы которой соединены с выходными клеммами преобразователя.

2. Преобразователь по п. отличающийся тем, что, схема развязки, выполненная на базе оптрона, содержит усилитель напряжения , резистор ограничения тока све- тодиода и резистор нагрузки, соединенный последовательно с фотодиодом оптронной пары, причем ходами схемы развязки являются входы усилителя на25

30

35

пряжения, с выходом которого последовательно соединены резистор ограниче- ния тока светодиода оптрона и свето- диод оптронной пары, и второй вход усилителя напряжения.

Изобретение относится к контролю физических параметров и предназначено для неразрушающего контроля диэлектрических характеристик полимерных и других непроводящих материалов. Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя и точности измерений путем введения второго дополнительного электрода и подавления электрических полей между нерабочими поверхИзобретение относится к контролю физических параметров, а именно - к неразрушающему контролю диэлектрических характеристик полимерных и других непроводящих материалов и может быть использовано для определения частотных зависимостей этих характеристик. Цель изобретения - повышение чув ствительности преобразователя и точности измерений диэлектрических. костями преобразователя. Входные клеммы 12, 13 конвертора 4 отрицательного сопротивления по напряжению являются входом преобразователя, причем клемма 13 соединена с низкопотенциальным электродом 3, а клемма 12 - с выходом конвертора 4, с входом буферного усилителя 6, с выходом которого соединен второй дополнительный электрод 5, конструктивно охватывающий нерабочие поверхности высокопотенциального электрода 1, образцовый резистор 7 и схему 8 гальванической развязки, а также с выводом образцового резистора 7, второй вывод которого соединен с высокопотенциальным электродом 1, а вход схемы 8 развязки присоединен параллельно резистору 7, выходные клеммы 14, 15 схемы развязки 8 являются выходом преобразователя, причем к второму выходу конвертора 4 присоединен дополнительный электрод 2, а исследуемый материал 16 находится вблизи электродов 1,2,3,5, 1 з.п.ф-лы, 2 ил. характеристик материалов за счет введения второго дополнительного электрода и подавления электрических полей между нерабочими поверхностями высокопотенциального и низкопотенциального электродов, а также между-нерабочими поверхностями высокопотенциального электрода и общей шиной. На фиг, 1 представлена электрическая функциональная схема накладse (Л оэ со оо о СЭ ел

Вход

Фиг. 2