SU1226348A1 - Емкостна накладна чейка дл измерени диэлектрических характеристик материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контролю физических параметров, в частности к области неразрушаемого контрол  диэлектрических характеристик твердых неметаллических изделий. Цель изобретени  - повышение точности кз- мерений. Это достигаетс  путем увеличени  рабочей емкости накладной  чейки при сохранении или уменьшении относительной чувствительности к контактным услови м с контролируемым изделием. Предлагаема   чейка содержит рабочие электроды 1 и 3, дополнительный электрод 2, конвертор 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению , входные зажимы 6 и 7.. Исследуемое изделие 5 находитс  в непосредственной близости к электродам. Измерительное устройство содержит операционный усилитель 8, реэисто- ры 9 и 10 обратной св зи. В описании изобретени  показан второй вариант выполнени  емкостной накладной  чейки с симметричным расположением электродов . 3 ил. § сл

Description

Изобретение относитс  к контролю физических параметров, а именно к неразрушающе1 1у контролю диэлектрических характеристик твердых неметаллических характеристик твердых неме- таллических изделий.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет увеличени  рабочей емкости накладной  чейки при сохранении или уменьшении относи- тельной чувствительности к контакт- ,HbJM услови м с контролируемым изделием

На фиг.1 изображена емкостна  накладна   чейка с несимметричным расположением электродов; на фиг.2 - то же, с симметричным расположением электродов; на фиг.З - зависимости емкости на единицу длины математической модели емкостной накладной  чейки, изображенной на фиг.2, от ве- личины воздушного зазора h меж,цу поверхностью емкостной накладной  чейки и поверхностью издели .

. Емкостна  накладна   чейка дл  измерени  диэлектрических характеристик материалов содержит высокопотенциальный рабочий электрод 1, дополнитель- ньй электрод 2j низкопотенциальный рабочий электрод 3 и конвертор 4 отрицательного сопротивлени  по напр - жению. Исследуемое изделие 5 находитс  в непосредственной близости к электродам. Ячейка содержит также входные зажимы 6 и 7 конвертора отрицательного сопротивлени  по напр :- жению, одновременно  вл к циес  выводами емкостной накладной  чейки,подключаемые к измерительному устройству операционный усилитель 8 и резисторы 9 и 10 обратной св зи. Симметрич- ное выполнение  чейки (фиг,2) более предпочтительно, так как устран етс  паразитна  емкость между высокопотенциальным рабочим электродом 1 и механической конструкцией, электрически соедин емой с низкопотенциальным рабочим электродом 3.

Конвертором отрицательного сопротивлени  по напр жению  вл етс  такой конвертор отрицательного сопротивлени , у которого выполнены следующие соотношени :

1

2

1,

Vc, , ,

-входной ток;

-вькодной ток;

(1) (2)

55

VP - напр жение на входных за сг

 симах;

напр жение на вьпходных за-  симах;

, - коэффициент преобразовани . Тогда дл  конвертора 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению имеет силу зависимость

Y9. Zj,

(3)

где Z. - сопротивление нагрузки,

подключаемое к выходным зажимам ;

Zj, - входное сопротивление (сопротивление , действующее на входных зажимах).

Таким образом, коэффициент преоб- разовани  - функциональнЪм пара- метр, св зывающий в конверторе 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению величину сопротивлени  нагрузк Z и входное сопротивление причем , ., величина отрицательна , т.е. входное сопротивление Z имеет противоположный знак, чем Zj, а модуль Zc определ етс  величиной коэффициента преобразовани  К .

Конвертором 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению создаетс  дополнительное электрическое поле между высокопотенциальным рабочим 1 и дополнительным 2 электродами противоположного направлени  по отношению к электрическому полю между высоко- потенциапьным 1 и низкопотенциальным рабочими электродами. Действие электрического пол  между высокопотенциальным 1 рабочим и дополнительным 2 электродами характеризуетс  сопротивлением Z|, подключенным к выходным зажимам конвертора 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению. Действи электрического пол  между высокопотенциальным 1 и низкопотенциальным 3 рабочими электродами характеризуетс  сопротивлением Zg, подключенным к входным зажимам 6 и 7, т.е. на входных зажимах 6 и 7 конвертор 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению ведет себ  как параллельное включение сопротивлений 7 и Z,,.Учитыва , что Zj отрицательное, и переход  к проводимост м, получают

Y Y - Y

o с

(4)

где Y - суммарна  проводимость между входными зажимами конвертора

отрицательного сопротивлени 

по напр жению.

Длина силовых линий, образующих Z( (YI ) и Zg (YO ) различна, следовательно при изменении воздушного зазора h проводимости YP и Ч будут иметь различные изменени :

iXo- ф

9h

ЭХь. аь

(5)

При измерении реальной части относительной диэлектрической проницаемости проводимости Уд и Yf замен ютс  соответствующими емкост ми:

ЗСв ЗСь

3h

(6)

Подбором значени  коэффициента K(j можно добитьс .

(7)

преобразовани 

чтобы

о Со аСс

3h 3h где Ср .

Таким образом, можно получить компенсацию вли ни  воздушного зазора h при измерении peaJгьнoй части относи- тельной диэлектрической проницаемост Подобным образом можно получить и компенсацию вли ни  воздушного зазора h при измерении мнимой составл ющей относительно диэлектрической про-- ницаемости. В таком случае, емкости в вьфажени х (6) и (7) замен ютс  на соответствующие активные проводимост

Конвертор 4 отрицательного сопротивлени  по напр жению реализован на неинвертирук дем усилителе, состо щем из операционного усилител  8 и резисторов 9 и 10 обратной св зи. Дл  такой реализации коэффициент преобразовани  К

пс

Кпс. где R,

(8)

равен

Ri+Rz R

- сопротивление резистора 9, подключенного между выходом

o

5

0

5

и инвертирующим входом операционного усилител  8j Rj - сопротивление резистора 10, подключенного между инвертирующим входом операционного усилител  8 и общей шиной.

На фиг,3 кривые 11 и 12 представл ют зависимости емкости математической модели емкостной накладной  чейки на длину электродов 1 м от вели- . чины воздушного зазора h при компенсации его вли ни  (К, -0,4) дл  величин реальной части относительной диэлектрической проницаемости издели  2,5 и 4,5 соответственно. Кривые 13 и 14 показывают соответствующие зависимости дл  известной  чейки с теми же геометрическими размерами электродов, К эивые 11 и 14 на фиг.З получены расчетным путем на ЭВМ численным решением интегральных уравнений методом Крылова-Боголюбова,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Емкостна  накладна   чейка дл  измерени  диэлектрических характеристик материалов, содержаща  высоко- потенциальный и низкопотенциальный рабочие электроды, размещенные в одной плоскости, и расположенный между ними дополнительный электрод, отличающа с  тем, что, с целью повьш1ени  точности измерений, в нее.введен конвертор отрицатель- .ного сопротивлени  по напр жению, первый входной зажим и первый выходной зажим которого подключены к высокопо- тенциальному рабочему электроду, второй входной зажим подключен к низкопотенциальному рабочему электроду, а второй выходной зажим - к дополнительному электроду.

   ССа Ф/н

   W aj

   Редактор Н.Яцола

   Составитель В.Стукан Техред Л.Олейник

   Заказ 2126/43 Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул.Проектна , 4

   Корректор А.Т ско