Способ измерения потенциалов статического электричества Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к области параметров статистического электричества и может быть использовано при измерении-электрических потенциалов, образующихся при хранении и транспортировке диэлектрическихжидкостей и сыпучих материалов.

: Известен способ измерения потенци °алов статистического электричества с ;использованием емкостного элемента с токопроводящей частице й аналогичный зондрву, состоящий из следующих;операций: емкостныйэлемент вносят в исследуемую область поля так, чтобы силовые линии поля были перпендикулярны поверхности его измерительного электрода; емкостный элемент устанавливают на заданном расстоянии от источника поля; по началу колебаний токопроводящей частицы между электродами, ощзеделяемому визуально, -производят отсчет. При внесении емкост- . ного элемента в контролируемую область поля между электродами возникает разность потенциалов. Если электрическая сила, действующая на токопроводящую частицу, прейысит-ее вес силу адгезии и др. ,то начинаются коле|,бания частиц между электродами С13 .

Однако известный способ измерения потенциалов статистического электричества имеет ограниченную область использования, не обеспечивает вы- сокой точности измерений и не безопасен. Указанные недостатки обусловлены тем, что отсчет измеряемой величины приходится производить тогда, когда емкостный элемент с части10цей, и сам оператор находятся в электрическом поле, на небольшом расстоянии от его источника. При этом следует отметить, что источником поля может являться порошкообразное ВВ,15 |Накопившее заряд вследствие пер ып|ки, горючие жидкости и т.д. в этом случае нахождение оператора вблизи источника опасно и недопустимо по требованиям техники безопасности.

20 Кроме того, не всегда имеется возможность произвести отсчет непосредственно у источника поля, например в труднодоступных и плохо освещенных местах (бункерах, баках и др.).

25

Необходимость ориентации емкостного элемента при внесении в измеряемую (Область поля создает дополнительные трудности, так как обЕлчно подход к

30 источнику поля ограничен. Нахождение оператора у источника поля в момент измерения искажает Картину поля, так как вносит дополнительную, погрешность в измерении. При этом величина погрешности может достичь 20-30% и более. Цель изобретения - повышение точности отсчета, расширение области использования и обеспечение безопасности измерений. Поставленная цель достигается тем что согласно измерения пр.тёнциалов статическо1 о электричес-, тва, основанному на внесении в контpoл pyeмyю область поля емкостного элемента, между электродами которого расположена токопроводящая сферическая частица, производят фиксаций частицы пдрле прекращения ее колебаний в прЛе, выносят емкостный элемент,-устраняют фиксацию и регис рируют значение измеряемого параметр Фиксация частицы в поле прекращения колебаний обеспечивает сохранение свободных Нарядов на электродах при выносе емкостного элемента из контрр .лируемой области, т.е. позволяет как бы запомнить инфо мацию, а в дальней шем произвести измерения в удобном для оператора месте. Устранение фиксации частицы вне поля дает возможность проводить измерения, использу компенсационные методы, путем воздействия на частицу различных полей (магнитных, электрических, гравитационных и др.)., . На фиг. 1-3 приведены схемы устройства реализующих предлагаемый . способ. Пример. Проводят измерение потенциала электростатического поля с помощью устройства (фиг.1) Содержащего прозрачный корпус 1, заполненный диэлектрической- жидкостью 2, в который вмонтированы электроды 3 и 4, выполненные из немагнитного материала - бронзы. Между электродами расположена электропроводящая сферическая частица 5, имеющая плотность, равную плотности диэлектрической жидкости 2, изготов ленная из магнитомягкого материала, например никеля. Со стороны заземленного электрода 3 расположен пост янный магнит б, который укреплен на подвижной оси 7 механизма 8 перемеще . нря, а чувствительный элемент 9 соед н1ен с измерительным электродом 4. , Устройство работает следующим об разом. Перед измерением удаляют при пом щи механизма 8 перемещения постоянный магнит б на максимально возмо ное расстояние от электропроводящей частицы 5. Затем вносят устройство в измеряемую область поля, так чтобы чувствительный элемент 9 был направлен в сторону источника поля. При этом на чувствительном элементе 9 индуцируется заряд а..ш де Е- диэлектрическая проницаемость; S- площадь чувствительного элемента;Е -напряженность электростатического поля, а между измерительным и заземленным электродами 3 и 4 возникает разность потенциалов (2) где С - емкость системы. В результате на электропроводящую частицу 5 действует сила электрического поля . 4.5Яе,р()1«(, где d - расстояние между электродами;R - радиус проводящей сферы; ср диэлектрическая проницаемость среды. Под действием зтой силы проводящая сфера совершает колебания между электродами, причем эти колебания продолжаются до.тех пор, пока все свободные заряды с измерительного электрода 4 не стекут на землю. момент-прекращения колебаний частицы 3 исследуемой области поля прирлижают постоянный магнит б к частице 5 на минимально возможное расстояние IP,т.е. фиксируют ее у заземленного электрода силой поля постоянного магнита . После этого выносят устройство из контролируемой области поля в удобное для снятия отсчета место. При этом между электродами 3 и 4 вновь возникгает разность потенциалов, но так как то частица 5 остается притянутой к электроду 3. Наблюдая за частицей 5 производят перемещение постоянного магнита в сторону увеличения, расстояния IQ, в: момент отрыва частицы, определяемый визуально, прекращают перемёщениёпостоянного магнита, после чего по шкале, отградуированной в единицах потенциала, производят отсчет. П р и м е р 2. Проводят измерения потенциалов электростатического поля с псмощью устройства (фиг.2), содержащего чувствительный элемент 1, электроды 2 и 3, в зазоре между которыми расположена токопроводящая частица 4, электромагнит 5, потенциометр 6, измерительный прибрр 7 и источник 8 питания. Фиксацию частицы у заземленного электрода осуществляют за счет магнитного поля, создаваемого электромагните, а устранение фиксации и измерение потенциала осуществляют путем изменения величины тока в цеп ;катушки электромагнита. П р и м е р 3. Проводят измерени потенциала по предлагаемому способу с помощью устройства (фиг.З), содер |жащего чувствительный элемент, 1 электроды 2 и 3, в зазоре между кот рыми расположена токопроводящая час тица 4, причем частица 4 укреплена на двух диэлектрических нитях 5 и 6 нагрузка 7(Р) со шкалой 8. :4иксацию Частицы у заземленного электрода осуществляют механическим путем, за счет изменения нагрузки Р . Устройство работает слудующим образом. Перед измерением уменьшают нагру .ку Р до минимального значения, затем вносят.устройство в измеряемую область поля. После прекращения колебаний частицы в поле фиксируют последнюю у заземленного электрода путем изменения нагрузки Р до макси мального значения и устанавливают устройство в удобное для снятия отсчета место. Наблюдая за частицей, плавно уменьшают нагрузку Р и в момент .начала колебаний частицы прекращают .изменение нагрузки, после чего по шкале 8, отградуированной в единицах .потенциала, производят от.Ьчет. В результате Проведенных испытан устройств по предлагаемому способу установлено, что, благодаря запомина нию информации о величине заряда, перенесенного электропроводящей частицей при ее рлебаниях в измеряемой области поля и фиксации, а также применению компенсационной схемы измерения, повышается эффективность использования устройства. При этом повышается точность измерения, так как оператор не искажает своим присутствием истинную картину электростатического поля, имеется возможность эксплуатации в труднодоступных и плохоосвещенных местах, повышается точность отсчета, благодаря тому, что оператор при отсчете может располагаться как угодно близко к прибору в хорошо освещенных местах. Формул а изобретения Способ измерения потенциалов ста:тического электричества, основанный на внесении в контролируемую область поля емкостного элемента, между электродами которого расположена токопроводящая сферическая частица, (Отличающий ся тем, что, с целью повышения точности отсчета, расширения области использования и обеспечения , безопасности. измерений, производят фиксацию частицы после прекращения ее колебаний в поле, ВЁ1НОСЯТ емкостный элемент, устраняют фиксацию и регистрируют значение измеряемого параметра. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 280649, кл. G 01 R 19/00, 1968.

Фм, 1

Фиъ,1