Устройство для определения электростатических свойств авиационных композиционных материалов Советский патент 1992 года по МПК H05F1/00 G01R31/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения анти- и электростатических свойств авиационных композиционных материалов многослойной конструкции.

Целью изобретения является увеличение объема информации, получаемой при использовании авиационных многослойных композиционных материалов.

Для достижения этой цели в устройстве для определения электростатических свойств материалов, содержащем испытываемый объект, закрепленный на держателе с заземленной металлической рамкой, аппаратуру для зарядки объекта и измеритель напряженности электрического поля, закрепленный в металлическом кожухе и связанный с самопишущим прибором, установлены измеритель радиопомех с антенной и измеритель силы поверхностного тока стекания заряда с испытываемого объекта, включенный в цепь заземления рамки держателя. Кроме того, с целью обеспечения минимального времени перемещения испытываемого объекта от аппаратуры для зарядки объекта к измерителю напряженности электрического поля и исключения погрешностей из-за объемных процессов, происходящих с объектом, держатель выполнен из диэпектрического материала и закреплен на поворотном диске.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой приведена принципиальная схема устройства для определения электростатических авиационных композиционных материалов многослойной конструкции.

Устройство для определения электростатических свойств материалов содержит: испытываемый объект 1, держатель с заземленной металлической рамкой 2, экранированные проводники 3, измеритель силы поверхностного тока стекания заряда с испытываемого объекта 4, поворотный диск 5, аппаратуру для зарядки объекта (включающую коронирующий электрод 6, источник высокого напряжения 7, высоковольтный переключатель 8, электрогазодинамическое сопло 9, коронирующую иглу 10, шланг 11,

источник сжатого газа 12 и киловольтметр 13), измеритель напряженности электрического поля 14, экранирующий кожух 15, самопишущий прибор 16, антенну 17, измеритель радиопомех 13, высокочастотный кабель 19, камеру искусственного климата 20.

Испытываемый объект 1 закреплен на держателе с заземленной металлической рамкой 2. В цепь заземления рамки при

помощи экранированного проводника 3 включен измеритель силы поверхностного тока стекания 4 заряда с испытываемого объекта. Держатель выполнен из диэлектрического материала и закреплен на поворотном диске 5. Коронирующий электрод 6 с помощью экранированного проводника соединен с выходом источника высокого напряжения 7 через высоковольтный переключатель 8. Электрогазодинамическое

сопло 9, содержащее коронирующую иглу 10, при помощи шланга 11 связано с источником сжатого газа 12. Коронирующая игла соединена экранированным проводником с выходом источника высокого напряжения

7 через высоковольтный переключатель 8. Контроль наличия и величины высокого напряжения осуществляется с помощью ки- ловольтметра 13. Выход измерителя напряженности электрического поля 14,

находящегося в экранирующем кожухе 15, соединен со входом самопишущего прибора 16. Антенна 17 соединена с измерителем радиопомех 18 при помощи высокочастотного кабеля 19 и расположена со стороны

испытываемого объекта, противоположной электризуемой поверхности для оценки влияния атмосферных условий на свойства материалов, что важно при разработке рекомендаций по снижению электризуемости материалов, например, путем увеличения относительной влажности воздуха, ис- пь тываемый обьект, коронирующий электрод, электрогазодинамическое сопло и измерительный приборы могут быть помещены в камеру 20 искусственного климата.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Напряжение от источника высокого напряжения 7 через высоковольтный переключатель 8 подается на коронирующий электрод 6. Между испытываемым объектом 1 и коронирующиь электродом 6 возникает коронный разряд, и происходит электризация обьекта 1. При помощи измерителя силы поверхностного тока стекания 4 заряда с испытываемого обьекта регистрируется величина стекающего тока Ст, характеризующая электростатические свойства испытываемого объекта. Диэлектрический держатель объекта испытаний исключает погрешность из-за объемных процессов, происходящих с объектом испытаний, т.к. через измеритель силы поверхностного тока стекания заряда с испытываемого объекта будут стекать только заряды, попадающие и оседающие на поверхности объекта (полезный ток), исключая при этом превышающие на один-два порядка заряды, попадающие на проводящие участки конструкции (паразитный ток). После электризации коронирующим электродом 6 испытываемый объект с помощью поворотного диска устанавливается у измерителя напряженности электрического поля 14. Поворотный диск обеспечивает минимальное время перемещения испытываемого объекта от коронирующего электрода к измерителю напряженности электрического поля. При этом до начала процесса измерения величины напряженности электрического поля может произойти незначительное сте- кание зарядов, которое не повлияет на результат эксперимента. С выхода измерителя 14 сигнал, соответствующий величине Е f( а) на объекте 1, подается на вход самопишущего прибора 16. При отключении высокого напряжения от коронирующего электрода 6 с последующим заземлением электрода регистрируется отклонение пишущего устройства прибора 16 и определяется значение величины Е, соответствующее заряду на поверхности испытываемого материала. Путем последовательного повышения высокого напряжения на электроде 6 с последующим отключением напряжения и заземлением электрода 6 определяется максимальное отклонение пишущего устройства прибора 16, которое соответствует ( crmax), т.е.

максимальной напряженности элек риче- ского поля, являющейся функцией плотности поверхностного заряда на испытываемом объекте 1. Запись на диаграммной ленте показывает падение напряженности электрического поля от Emax до Ejnin - 0 за время t. По записи на диаграммной ленте определяем Emax и tn при Етах/2, т.е. время, при котором величина уменьшится на половину. По формуле tr определяется параметр К, характеризующий электростатические свойства данного материала, а по величине tn его антистатические свойства. Установка режима работы,

соответствующего электризации электрогазодинамическим соплом 9, производится высоковольтным переключателем 8. При этом на электрогазодинзмическое сопло 9 подается газ при помощи шланга 11 от источника сжатого газа 12, а на коронирую- щую иглу 10 сопла подается через высоковольтный переключатель 8 напряжения от источника высокого напряжения 7. Поток газа из электрогазодинамического

сопла 9 при одних и тех же величинах напряжения, подаваемого на коронирующий электрод 6 и иглу 10 сопла, позволяет достичь более интенсивной электризации, которой сопутствуют искрение по

поверхности материалов с большим электрическим сопротивлением и радиопомехи. Измерения параметров Ст, Emax, tn и К производятся аналогично измерениям, проводимым при электризации коронирующим

электродом 6. При измерении величины радиопомех антенна 17 измерителя радиопомех 18 располагается со стороны испытываемого объекта 1, противоположной электризуемой поверхности. По величине радиопомех может производиться сравнительная оценка электризуемости материалов. Проведение исследований электростатических свойств материалов в широком диапазоне измерения параметров

окружающей среды позволяет определить условия окружающей среды, при коорых возможна безотказная эксплуатация электризующихся материалов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с достоверной степенью точности получать параметры ICT, Emax, tn, Кир, характеризующие анти- и электростатические свойства испытываемого объекта, а также проводить исследования с объектами,

имеющими многослойную композиционную конструкцию.

Формула изобретения 1. Устройство для определения электростатических свойств авиационных компози

ционных материалов, содержащее держа-объекта, включенным в цепь заземления

тель испытываемого объекта с заземленнойрамки держателя, а последний выполнен из

металлической рамкой, аппаратуру для за-диэлектрического материала, рядки объекта и измеритель напряженности

электрического поля, закрепленный в ме-5 2. Устройство по п. 1,отличающее- таллическом кожухе и связанный с регист-с я тем, что, с целью обеспечения минималь- рирующим прибором, отличающеесякого времени перемещения испытываемого тем, что, с целью увеличения объема инфор-объекта от аппаратуры для зарядки объекта мации, получаемой при исследовании мно-к измерителю напряженности электриче- гослойных композиционных материалов,10 ского поля и исключения погрешностей из- оно снабжено измерителем радиопомех сза объемных процессов, происходящих с антенной и измерителем силы поверхност-объектом, держатель закреплен на поворотного тока отекания заряда с испытываемого. ном диске.

Применение: в электроизмерительной технике для определения электростатических свойств авиационных композиционных материалов. Целью изобретения является увеличение объема информации, получаемой при исследовании многослойных композиционных материалов. Сущность изобретения: предлагаемое устройство содержит испытываемый объект (1), закрепленный на держателе с заземленной металлической рамкой (2), источники высокого напряжения (7), измеритель напряженности электрического поля