Измеритель коэффициента диэлектрических потерь Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПОТЕРЬ

1

Изобретение относится к области исследования электрических релаксационных характеристик полимерных и других твердых непроводящих материалов, а более точно - к измерению их коэффициента диэлектрических потерь при разных частотах.5

Известен измеритель коэффициента диэлектрических потерь, работающий в стационарном режиме , выполненный на основе мостового способа и куметра 1.

Недостатком этого измерителя является Q больщая продолжительность одного измерения (особенно при измерении в диапазоне низких и инфранизких частот), работа на дискретных частотах.

Известен также измеритель коэффициента диэлектрических потерь, в котором на 15 испытуемый материал подается электрическое возмущение в виде скачка постоянного напряжения. Измеритель содержит измерительный конденсатор с испытуемым материалом, соединенный через переключатель с ис- о точником постоянного напряжения и образцовым резистором с параллельно включенным электрометром(2).

Недостатком известного измерителя диэлектрических потерь является то, что для

того, чтобы определить коэффициент диэлектрических потерь, необходимо выполнить ряд математических операций, получивщих название «Алгоритм Хомона.

Алгоритм является приближенным; его можно применять в основном для диэлектриков, имеющих широкий релаксационный спектр, в диапазоне частот выще частоты релаксации.

Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности определения коэффициента диэлектрических потерь.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель коэффициента диэлектрических потерь, содержащий измерительный конденсатор с испытуемым материалом, одна обкладка которого соединена с первым выводом переключателя, другая обкладка - с первым входом электрометра непосредственно и через образцовый резистор с вторым входом электрометра и с земляной шиной, второй вывод переключателя соединен с одним выходом источника постоянного напряжения, другой выход которого соединен с земляной щиной и третьим выводом переключателя, введены перестраиваемый генератор тактовых импульсов, блок логарифмического тактирования, коммутатор, масштабирующие блоки, сумматор, блок деления, причем первый выход перестраиваемого генератора тактовых импульсов соединен с одним входом блока логарифмического тактирования, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, вход последнего соединен с выходом электрометра, а выходы через блоки масштабирования - с входом сумматора, выход которого соединен с одним из входов блока деления, другой вход последнего соединен с вторым выходом перестраиваемого, генератора тактовых импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема измерителя.

Измеритель коэффициента диэлектрических потерь содержит измерительный конденсатор 1, в который помешен образец 2 из испытуемого материала, переключатель 3, источник 4 постоянного напряжения, образцовый резистор 5, электрометр 6, перестраиваемый гейератор 7 тактовых импульсов, блок 8 логарифмического тактирования, коммутатор 9, масщтабирующие блоки 10-12, сумматор 13 и блок 14 деления.

Измеритель коэффициента диэлектрических потерь работает следующим образом.

Перестраиваемый генератор 7 тактовых импульсов с рабочей частотой fi, градуированный в единицах круговой частоты для определения коэффициента потерь, вырабатывает тактовые импульсы с периодом еледования

Тf)

которые поступают на вход блока 8 логарифмического тактирования. Цикл работы блока 8 логарифмического тактирования начинается с момента переключения переключателя 3, он из последовательности равностоящих тактовых импульсов выбирает импульсы, имеющие равномерное распространение в логарифмическом масштабе времени (при основании 2), т.е. реализует закон дискретизации.

После подачи при помощи переключателя 3 скачка постоянного напряжения на испытуемый материал в диэлектрике начинается процесс поляризации, вызывающий поляризационный ток in(t) через испытуемый материал. Поляризационный ток создает падейие напряжения на образцовый резистор 5

U(t)Rin{t) (2)

и поступает на вход электрометра 6, выходная величина которого равна

Y(o . (3) RCU CU

Коммутатор 9, управляющий блоком 8 ло гарнфмического тактирования, в моменты поступления импульсов коммутируют выход электрометра б по порядку на соответствующие входы масштабирующих блоков 10-12

в которых происходит умножение сигналов на соответствующие масштабирующие коэффициенты AI, выбранные равными:

при N 2

А 2 -0,600; А 2 -0,631; А4 -1,793; Аг -0,117; А4 -1.048; Ав -6,213.

на Ai сигналы от масшта10-12 поступают на сумом происходит суммирование

и

(4)

x(t).Z AiY(ti)(-0

Сигнал от сумматора 13 поступает на один вход блока 14 деления, на другой вход которого подается тактовая частота от перестраиваемого генератора 7 тактовых импульсов.

Введением в измеритель коэффициента потерь новых элементов - перестраиваемого генератора тактовых импульсов, устройства логарифмического тактирования, коммутатора, масштабирующих устройств, сумматора и устройства деления, соединением их по указанной схеме, а также выбором коэффициентов масштабирующих устройств, коэффициента усиления электрометра, основания 2 устройства логарифмического тактирования достигается;

-оперативное автоматическое определение коэффициента диэлектрических потерь при заданной круговой частоте без каких-либо дополнительных расчетов и настроечных операций;

-возможность плавного изменения круговой частоты определения коэффиднеита потерь путем изменения частоты перестраиваемого генератора тактовых импульсов;

-увеличение точности определения коэффициента потерь по сравнению с известным устройством.

Формула изобретения

Измеритель коэффициента диэлектрических потерь, содержащий измерительный конденсатор с испытуемым материалом, одна обкладка которого соединена с первым выводом переключателя, другая обкладка соединена с первым входом электрометра непосредственно и через образцовый резистор с вторым входом электрометра и с земляной шиной, второй вывод переключателя соединен с одним выходом источника постоянного напряжения, другой выход которого соединен с земляной шиной и третьим выводом переключателя, отличающийся тем.

что, с целью повышения быстродействия и точности определения коэффициента диэлектрических потерь, в иего введены перестраиваемый генератор тактовых импульсов, блок логарифмического тактирования, коммутатор, масштабирующие блоки, сумматор, блок деления, причем первый выход перестраиваемого геиератора тактовых импульсов соединен с одним входом блока логарифмического тактирования, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, вход последнего соединен с выходом электрометра, а выходы через блоки масштабирования - с входом сумматора, выход которого соединен с одним из входов блока деления, другой вход последнего соединен с вторым выходом перестраиваемого генератора тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во виимание при экспертизе

2.Baird М. Е. Determination of dielectic behaviar elt low freguencies from measurementes of anomalais charging and discharging currents. - «Rew. Mod. Phys. V. 40, 1968, № 1, p. 219-227