Измеритель поверхностной плотности зарядов диэлектриков Советский патент 1982 года по МПК G01R29/12 

1

Изобретение относится к технике измерений.

Известен измеритель поверхностной плотности зарядов диэлектриков, содержащий измерительный электрод, к которому.последовательно подключены усилитель, детектор и регистратор, а также модулирующий экранный электрод, выполненный в виде диска с секторными прорезями и установленный перед измерительным электродом с .возможностью осевого вращения lj.

Однако известный измеритель не обеспечивает высокую точность определения неоднородных распределений зарядов на поверхности диэлектриков и имеет низкую разрешающую способность.

Цель изобретения - повышение точности определения неоднородности распределения зарядов по поверхности диэлектрика и увеличение разрешающей способности.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель поверхностной плотности зарядов диэлектриков введены последовательно соединеные датчик опорного сигналаi связанный , например, оптически, с модулирующим экранным электродом, блок задержки и формирователь длительности импульсов, выход которого подключен к второму входу детектора, который выполнен стробоскопическим.

На чертеже приведена структурная схема измерителя поверхностной плот.ности зарядов диэлектриков.

Устройство содержит измерительный электрод 1, к которому последовательно подключены усилитель 2, стро боскопический детектор-3 и регистратор k, а также модулирующий экранный электрод, выполненный в виде диска 5 с секторными прорезями 6 и установленный перед измерительным электродом 1 с возможностью осевого вращения, датчик опорного сигма39ла, состоящий из фототранзистора 1, лампы 8 накаливания, при этом лампа 8 накаливания и коллектор фототранзистора 7 через нагрузочный резистор 9 соединены с источником 10 постоянного тока, выход фототранзистора 7 через последователь-, но соединенные блок 11 задержки и формирователь 12 длительности импульсов подключен к второму входу стробоскопического детектора3, электродвигатель 13. Устройство работает следующим образом, При равномерном вращении диска 5 эффективная площадь S взаимодействия исследуемого диэлектрика 14 и измерительного электрода 1 меняется во времени, что вызывает протекание во внешней цепи измерительного элект рода 11 наведенного тока. Если диск 5 имеет п секторных прорезей 6,равномерно отстоящих друг от друга, то площадь S будет меняться со времене по закону S-SoU-2-Vi |-t()(1|lVTV -t l/2Hl, где SQ const, V - частота вращени диска 5. Мгновенное значение тока i (t) , на веденного во внешней цепи измеритель ного электрода 1, равно iW-G- , где G - плотность наведенного на измерительный электрод 1 заряда, од нозначно связанная с плотностью (Г заряда на диэлектрике 1. Знак плю соответствует моменту роста площади во времени, т.е. первой половине модуляции электрического поля, а знак минус - моменту убывания S, т.е. второй половине периода модуляции, причем 0 в общем случае есть функ ция от исследуемого элементарного участка диэлектрика 1, и в частно ти, от его угла поворота f с верши ной, совмещенной с осью вращения диска 5 отсчитанного от фиксирован ного положения. При вращении диска 5 один из радиальных краев секторно прорези 6 диска 5 проходит все знач .1НИЯ V, соответствующие угловым разм рам секторные прорези 6, При этом 0 СГ (f) и 4 - ЧН) . Поэтому f (t) есть периодическая функция, меняющаяся синхронно с вращением диска 5. Для измерения величины и формы наведенного тока i (t) , соответствующего распределению О. W, ток i (t) предварительно усиливается усилителем 2 (переменного тока)и затем поступает на сигнальный вход стробоскопического детектора 3 который запоминает - за период модуляции поля диэлектрика 1 одно мгновенное знамение i(t). Для включения стробоскопического детектора 3 на запоминание служит цепь опорного канала. В качестве датчика опорного сигнала используется фототранзистор 7, расположенный вблизи лампы 8 накаливания,.свет кото- р,ой модулируется за счет вращения диска 5; Опорный сигнал с коллектора фототранзистора 7 поступает на вход блока 11 задержки, в котором осуществляется задержка одного опорного сигнала в пределах полупериода модуляции., С блока 11 сигнал поступает через формирователь 12 на управляющий вход стробоскопического детектора 3 и запускает его. На выходе пог. следнего сигнал регистрируется регистратором А, например, вольтметром постоянного тока. Путем регулировки блока 11 задержки осуществляется последовательное во времени измерение формы импульсов тока i (t). Величина задержки однозначно определяет угловое положение участка диэлектрика 1A, к заряду которого чувствительно устройство. Использование предлагаемогоiиз- мерителя в сравнении с известными, позволяет повысить точность и увеличить разрешающую способность при определении распределенных зарядов на поверхности диэлектрика, устранить методическую погрешность, связанную с влиянием сил зеркального изобра кения на реальное распределение зарядов, исследовать релаксационные Процессы, связанные, в частности, с процессами перераспределения заряда по всей поверхности диэлектрика, а также на отдельных его участках. Формула изобретения Измеритель поверхностной плотности зарядов диэлектриков, содержащий измерительный электрод, к которому последовательно подключены усилитель, детектор и регистратор, а тйкже модулирующий экранный электрод выполненный в виде диска с секторными прорезями и установленный перед измерительным электродом с возмож-.. ностью оеевого вращения, отлича ющийся тем, что, с целью повышения точности определения неоднородности распределения зарядов по поверхности диэлектриков и увеличения разрешающей способности, в него введены последовательно соединенные , датчик опорного сигнала, связанный 9 96 например, оптически с модулирующим экранным электродом, блок задержки и формирователь длительности импульсов, выход которого подключен к второму входу детектора, который выполнен стробоскопическим. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Губкин А.Н. и др. Методы измерения зарядов электретов.- Приборы |И техника эксперимента, 1959, f , с.113-116 (прототип).