Устройство для измерения глубины проникновения электрического поля емкостного датчика Советский патент 1974 года по МПК G01R27/26 

1

Изобретение касается электроизмерительной техники и предназначено для неразрушающего контроля диэлектрических материалов путем измерения комплексного сопротивления измерительного конденсатора при разных глубинах проникновения электрического поля в исследуемый материал.

Известно устройство для изменения глубины проникновения электрического поля - конденсатор, содержащий основные и дополнительные электроды и двухпозиционный переключатель, одни контакты которого соединены с электродами на минимальную глубину проникновения электрического поля в исследуемый материал, а другие на максимальную.

В результате переключения переключателя меняется геометрия измерительного конденсатора и, следовательно, зависимость емкости конденсатора от диэлектрических и геометрических параметров контролируемой детали. По полученным двум значениям определяют диэлектрические характеристики материала с исключением влияния неконтролируемых факторов, например с исключением влияния воздушного зазора между электродами и поверхностью контролируемой детали.

Однако известное устройство характеризуется тем, что при переключении электродов меняется расположение зазора между электродами по отнощению к контролируемой поверхности. Следовательно, меняется условие воздушного зазора между электродами и контролируемой поверхностью, в случае нерегулярных неровностей последней, в результате

чего снижается точность измерения. При переключении электродов можно получить только два дискретных значения глубины проникновения поля в исследуемый материал, следовательно, известный способ быть использован только для двухпараметрового контроля.

Цель предлагаемого устройства - повысить точность имерения и обеспечить плавность изменения глубины проникновения электрического поля.

Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным источником питания с регулируемыми параметрами выходного напряжения, например амплитуды и фазы, выход которого подсоединен, по меньшей мере, к одному дополнительному и низкопотенциальным электродам. Изменением параметров выходного напряжения дополнительного источпика можно добиваться плавного изменения глубины проникновения электрического поля на необходимую величину.

Па фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2а и 26--картина

электрического поля для двух значений фазы питающего напряжении дополнительного нсточника. Устройство состонт из основных электродов. :г-т.высокопотенциального 1 п низкопотенциальных 2 и 3, дополнительных электродов 4 и 5, которые приложены к исследуемому материалу 6. Основные электроды 1, 2 и 3 подключены к источнику 7 питания, дополнительные электроды 4 и 5 - к источнику 8 питания с регулятором 9 амплитуды и фазы 10 питающего напряжения. Устройство работает следующим образом. При работе в режиме периодических колебаний более целесообразно требуемую глубину проникновения электрического поля установить путем изменения фазы напряжения дополнительного источника питания. Для нояснения работы устройства в этом режиме на фиг. 2 приведены соответствующие картины поля. На фиг. 2а показана картина поля при фазе 0° между основным электродом 1 и дополнительными 4 и 5. Основному высокопотенциальному электроду 1 сообщен потенциал +Vi, низкопотенциальным электродам 2 и 3 - потенциал-V, (см. фиг. 2а). Дополнительным электродам 4 и 5 сообщен потенциал +V2, совпадающий по фазе с потенциалом + Vi. Образуется электрическое поле, картина которого показана на фиг. 2а с условной глубиной проникновения поля,равной Z. Во втором случае (см. фиг. 26) при помощи фазовращателя 10 дополнительного источника питания 8 изменяют фазу напряжения дополнительных электродов 4 и 5. В качестве примера на фиг. 26 приведена картина поля, когда фаза изменена на 180°, т. е. потенциал донолнительных электродов 4 и в противофазе с потенциалом -|-Vi основного электрода 1. Таким образом, во втором случае существенно меняется картина электрического поля и условная глубина проникновения электрического поля в этом случае принимает значение Z2, которое меньше по сравнению с глубиной нроникновения Zi в первом случае. Для получения более, чем двух значений глубины пропикновения поля весь диапазон изменения фазы питаюн1,его напряжения дополнительных электродов от О до 180° может быть разделен на несколько частей. Основные электроды 1, 2 и 3 гальванически не связаны с дополнительными электродами 4 и 5, а параметры конденсатора с целью дальнейшего подсчета диэлектрических параметров исследуемого материала измеряются только между основными электродами 1, 2 и 3. Поэтому при различных измерениях полностью соблюдаются идентичные условия контролируемой среды и зазора между электродами и поверхностью контролируемой среды. При работе в пепериодическом режиме, нацример при исследовании характеристик заряда или разряда конденсатора, приложенного к исследуемому материалу, необходимое изменение глубины нроникновения поля более целесообразно производить путем установки амплитуды напряжения регулятором 9 дополнительного источника питания 8. Предмет изобретения Устройство для изменения глубины проникновепия электрического поля емкостного датчика, содержащее основные высокопотенциальпые и низкопотенциальные электроды, подключенные к источпику питания, и дополнительные электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения плавности изменения глубины пропикновения электрического поля, оно снабжено дополнительным источником питания с регулируемыми параметрами выходного напряжения, выход которого подсоединен, по меньшей мере, к одному дополнительному и низконотенциальному электродам.