Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления листовых материалов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/00 

ступает за край охранного электрода и отсутствуют токи поверхностной про водимости, то индикатор тока, включе ный в цепь измерительного электрода, будет регистрировать ток через рабо чую часть образца. Измеренная величина сопротивления при этом также содержит искомое сопротивление образца и переходное со противление Контакта Между з лёктрода ми и образцом. В том случае, когда образцы имеют большие размер, бсшан токов в измерительной и охранной цепях нарушается вследствие того, что к току через участок образца, ограни ченный охранным электродом, добавляется ток закраин, вклад которого тем больше, чем больше выступающая за пр делы охранного электрода часть образ ца. Аналогичное влияние оказывает и ток поверхностной проводимости, в особенности, если последняя выше объ емной проводимости. . Недостатки этого устройства заключаются в наличии погрешности измерений за счет шунтирующего влияния закраин образца, приводящего к разбалансу токов в цепях измерительного и бхранного электродов, а также в наличии погрешности за счет переходного сопротивления контакта между электродами и образцом, входящего в результат Измерения. Кроме того, применение этого устройства для неразрушающего контроля листовых материалов ограничено трудностями соосного размещения электродов на противоположных поверхностях листовых материалов большой площади. При наличии трехмерной анизотропии электросопротивления материала с помощью данного устройства можно получить информацию только об одйой составляющей удельного сопротивлёйия, а именно, инаправлении к поверхности листа. Цель изобретения - повышение точности, измерения состааляющих удельно го сопротивления в плоскости листа посредством пространственного выделения и измерения тока через выбранный участок образца. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для нepaзpsшaющeгo измерения удельного сопротивления листовых материалов трехэлектродным методом, содержащим высоковольтный, измерительный и охранный электроды, подключенные к источнику питания, индикатор тока в цепи измерительного электрода, индикатор напряжения и переменные резисторы в Цепях измеритель ного и охранного электродов, все элек троды размещены на одной стороне листа, охранный электрод выполнен из дву одинаковых частей, расположённьК на одной линии с измерительным электродом и охватывающих его с двух сторон с зазорами, а в промежутке между выеоковольтним и измерятельн электродами на поверхности образца установлены подключенные к индикатору напряжения потенциальные зонды, два из которых расположены на прямой, проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему, и не менее двух зондов rj параллельно линии, соединяющей измерительный и охранный электроды. При этом ; электроды выполнены из эластичного электропроводящего материала, например, из электропроводящей резины. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства на фиг. 2 - распределение электрического поля между электродами. Устройство содержит высоковольтный 1 и измерительный 2 электроды, охранный электрод 3, потенциальные зонды 4-7, индикатор 8 напряжения, индикатор 9 тока, переменные резисторы 10 и 11 . Один из зоилов 4-6,установленных параллельно линии размещения -измерительного и охранного электродов, распс)ложен напротив середины измерительного электрода, а два других - напротив каждой из частей охранного электрода симметрично с первым зондом относите ль но середины зазора между измерительным и охранным электродами. При использовании только двух зондов (например, 4, 5) переменный резистор 11 отсутствует. Возможны и другие варианты включения переменных резисторов. Зонды 7 устанавливают на отрезке прямой, проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему. Выполнение электродов из эластичного электропроводящего материала обеспечивает равномерный контакт с поверхностью по всей площади электродов. Устройство работает следующим образом. После включения питающего напряже.ния постоянного тока с помощью переменного резистора 11 по индикатору 8 напряжения добиваются нулевой разности потенциалов между зондами 4-6. Затем с помощью переменных резисторов 3-0 добиваются нулевой разности потенциалов между зондами 4 и 5 или 5 и 6. Этим достигается выравниваниеэлектрического поля в пределах участка образца, ограниченного зондами 4 и 6. Однородность ПОЛЯ в рабочем промежутке между электродами 1 и 2 является основным условием пространственной развязки тОков в измерительной и охранной цепях. Чем ближе установлены зонды 4-6 к внутреннему краю измерительного и охранного электродов, тем меньше при этОм {Разность потенциалов участков образца под этими электродами и утечки рабочего тока в цепи охранного электрода, тем точнее баланс токов в этих цепях.

При этом ток, проходящий через индикатор 9, ограничен полосой материала с шириной (С + А), где € - ширина измерительного электрода, а Д - ширина зазора между измерительным и охранные электродами.

Зонды 7 устанавливают на таком расстрянии от электродов 1 и. 2, чтобы линии тока между ними проходили параллельно плоскости листа и равномерно зполняли его сечение.

Индикатор напряжения должен иметь входное сопротивление не менее,чем на два порядка превосходящее сопротивление участка образца между зондами, к которым он подключен. В этом случае потенциальная цепь практически не потребляет ток и не нарушает распределение потенциалов в плоскости образца. Одновременно из результатов измерения исключается контактное сопротивление зондов с поверхностью образца.

Для измерения разности потенциалов мсжет.быть использован источник компенсирующего напряжения с индикатором баланса. Измерив ток и разность потенциалов между зондами 7, определяют сопротивление участка образца размером ( + и) h, где h - расстояние между зондами 7.

Зная толщину материала, рассчитывают его удельное сопротивление. При этом измеренное удельное сопротивление характеризует электрические свойства материала в плоскости листа..

При наличии анизотропии устройство может быть использовано для измерения составляющих удельного сопротивления материала в направлении осей анизотропии, расположенных в плоскости листа.

Таким образом, если разместить электроды на одной стороне листа и установить в рабочем промежутке между ними потенциальные зонды, подключенные к индикатору напряжения с высокоомным входом, а также включить в цепи измерительного и охранного электродов переменные резисторы, возникает возможность, изменяя сопротивление одной из этих цепей или обеих одновременно, по нулевому показанию индикатора напряжения балансировать токи в образце так, чтобы через измерительный прибор проходила только та часть полного тока, которая ограничена полосой материала с шириной, равной ширине измерительного электрода и сумме полуширин зазоров между измерительным и охранным электродами.

После пространственного выделения тока через рабочую часть образца па1дение напряжения на ней определяется с помощью зондов, установленных на определенном расстоянии друг от друга вдоль линии тока, и так как измерение разности потенциалов производится практически без потребления тока, то сопротивление контакта зондов с поверхностью образца не входит при этом в результат измерения.

Этим достигается повышение точности измерения составляющих удельного сопротивления в плоскости листового материала,.

Таким образом, точность измерения сопротивления образца определяется, в основном, точностью балансировки

5 токов в измерительной и охранной цепях.

Формула изобретения

0

1.Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления листоБЫХ материалов трехэлектродньм ме- тодом, содержащее высоковольтный., измерительный и охранный электроды, под-,

5 ключенные к источнику питания, индикатор тока в цепи измерительного электрода, ййНйкатог1 йапряжёния и перемен- ,

ные резисторы в цепях измерительного и охранного электродов, отли0чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения составляющих удельного сопротивления в плоскости листа посредством пространственного выделения и измерения тока через

5 выбранный участок образца, все электроды размещены на одной стороне листа, охранный электрод выполнен из двух одинаковых частей, расположенных на одной линии с измерительньал

0 электродом и охватывающих его с двух сторон с равными зазорами, а в промежутке между высоковольтным и йзМери- тельным электродами на поверхности образца установлены подключенные к индикатору напряжения потенциальны зон

5 ды,два из которых расположены на прямой, проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему, и не менее двух зондов параллельно линии, соединяющей изме0рительный и охранный электроды.

2.Устройство по п. 1, ОТЛИ-.

чающееся тем, что электрода выполнены из эластичного электропроводящего материала, например, из элект5ропроводящей резины.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Казарновский Д. М.,, Гареев В.М. Испытания электроизоляционных материалов, Энергия, 1969, с. 17, 36.

0

2.Авторское свидетельство СССР № 563650, кл. G 01 R 27/14.

737870