SU890274A1 - Способ неразрушающего контрол электрического пол в твердых диэлектриках - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике измерения') электрических полей в твердых диэлектрических материалах и может быть использовано в радиотехнической и радиоэлектронной промышленности, а также в научно-исследовательских и заводских лабораториях для неразрушающего контроля внутренних электростатических полей в диэлектриках.

Известно несколько способов измерения величины и распределения внутренних полей в твердых диэлектрических материалах: оптические [1], зондовые (термические), радиационные [2].

Недостатки указанных способов следующие. Оптические способы применимы лишь к прозрачным материалам и малочувствительны, зондовые предусматривают разрушение исследуемого объекта, радиационные громоздки как аппаратура, так и в отношении обработки результатов определений, помимо этого в процессе измерений искажается первоначальное распределение поля. Кроме того, общим недостатком всех перечисленных способов является большая длительность измерений и невозможность прямого наблюдения распределения электростатического поля в образцах (все измерения косвенные).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения распределения электрического поля на поверхности заряженного образца, реализованный в устройстве для преобразования поверхностного заряда в электрический сигнал. В этом способе по измерительному электроду, помещенному над образцом, ’’пробегает” импульс деформации, что позволяет сканировать распределение электрического поля на поверхности [3].

Однако этот способ не дает никакой информации о распределении электрического поля в объеме заряженного образца.

Целью изобретения является измерение распределения и величины электрического поля в объеме образца и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу неразрушающего контроля электрического поля в твердых диэлектриках, заключающемуся в воздействии импульса деформации на один из электродов и получении электрического сигнала, характеризующего распределе890274 ние электрического поля объекта контроля, в качестве электрода, па который воздейстгуют импульсом деформации, используют один из двух электродов, полностью закрывающих торцы образца, между которыми расположен объект контроля, причем в качестве импульса деформации выбран монополярный импульс деформации с шириной 3.10^-8 -1 · 10⁷ с и величиной деформации 10^_2-10^_6, а электрический сигнал, характеризующий распределение электрического поля в объеме контроля, снимают с противоположного электрода.

Предлагаемый способ основан на том, что бегущая через образец звуковая волна индуцирует в измерительном электроде электрический сигнал, величина которого однозначно соответствует значению напряженности электрического поля в деформированной области объема исследуемого образца, т.е . импульс деформации сканирует распределение электрического поля.

Электрический сигнал, возникающий в измерительном электроде после усиления, регистрируют, например, осциллографически. Импульс деформации с шириной 3 10~⁸—10^_6с и величиной деформации dU(y) /dx = 10^_6-10^-2,где L|yj смещение, можно создать электростриктером или иным путем. Нижний предел значения ширинй импульса деформации определяется современными техническими возможностями, а верхний предел — необходимым разрешением, которое для различных материалов изменяется от 0,5-10~⁴ до 1 ‘ 10”⁴ м. Величина деформации лимитируется механической прочностью образцов и чувствительностью. Абсолютное значение напряженности поля измеряется по эталонным образцам, заряженным от внешних источников до известных значений напряженности поля. Минимальная толщина образцов 10“⁴ —10^—3 М, ее значение определяется разрешением предлагаемого способа и должно превышать разрешение в 2—3 раза. Максимальная толщина зависит от степени поглощения звука в исследуемом материале и для твердых диэлектриков практически не ограничена. Чувствительность по напряженности поля 1 -10⁴ В/м 5 Преимущество предлагаемого способа, по сравнению с известными, состоит в быстром получении прямой и количественной информации о распределении электрического поля в объеме твердых диэлектриков , как в прозрач10 ных, так и в непрозрачных без их разрушения.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к технике измерени  электрических полей в твердых диэлектрически материалах и может быть использовано в радиотехнической и радиоэлектронной промышленности , а также в научно-исследовательских и заводских лаборатори х дл  неразрушающего контрол  внутренних электростатических полек в диэлектриках. Известно несколько способов измерени  величины и распределени  внутренних нолей в твердых диэлектрических материалах: оптические 1,зондовые (термические), радиационные 2. Недостатки указанных способов следующие. Оптические способы применимы лишь к прозрачным материалам и малочувствительны, зондов ые предусматривают разрушение исследуемого объекта, радиационные громоздки как аппаратурно , так и в отношении обработки результатов определений, помимо этого в процессе измерений искажаетс  первоначальное распределение пол . Кроме того, общим недостатком всех перечисленных способов  вл етс  больша  длительность измерений и невозможность пр мог наблюдени  распределени  электростатического пол  в образцах (все измерени  косвенные). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ определени  распределени  электрического пол  на поверхности зар женного образца, реализованный Б устройстве дл  преобразовазш  поверхностного зар да в электрический сигнал. В этом способе по измерительному электроду, помещенному над образцом, пробегает импульс деформации , что позвол ет сканировать распределение электрического пол  на поверхности 3. .Однако этот способ не дает никакой информации о распределении электрического пол  в объеме зар женного образца. Целью изобретени   вл етс  измерение распределени  и велншны электрического пол  в объеме образца и повышение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу неразрушающего контрол  электрического пол  в твердых диэлектриках, заключающемус  в воздействии импульса деформации на один из электрюдов и получении электрического сигнала, характеризующего распределение электрического пол  объекта контроп , в качестве электрода, на который воздейстгуют импульсом деформации, используют один из двух электродов, полностью закрьшаюилих торцы образца, между которыми расположен объект контрол , причем в качестве импульса деформации выбран монопол рный импульс де формации с шириной 3.10 -1-10 с и величиной деформации , а электрический сигнал, характеризующий распределение электрического пол  в объеме контрол , снимают с противоположного электрода. Предлагаемый способ основан на том, что бегуща  через образец звукова  волна индуцирует в измерительном электроде электрический сигнал, величина которого однозначно соответствует значению напр женности электрического пол  в деформированной области объема исследуемого образца, т.е . импульс деформации сканирует распределение электрического пол . Электрический сигнал, возникающий в измерительном электроде после усилени , регистрируют , например, осциллографически. Импульс деформации с шириной 3 10 -10 с и величи ной деформации dU(y)/dx Ц смещение, можно созДать электростриктером или иным путем. Нижний предел значени  щ ринй импульса деформации определ етс  современными техническими возможност ми, а верхний предел - необходимым разрешением , которое дл  различных материалов измен етс  от 0, до 1 10 м. Величина деформации лимитируетс  механической прочностью образцов и чувствительностью. Абсолю ное значение напр женности пол  измер етс  по эталонным образцам, зар женным от внеш них источников до известных значений напр  женности пол . Минимальна  толщина образцов lO М, ее значение определ етс  разрешением предлагаемого способа и должно превьшгать разрешение в 2-3 раза. Максимал на  толщина зависит от степени поглоще1ш  звука в исследуемом материале и дл  твердых диэлектриков практически не ограничена. Чувствительность по напр женности пол  I-IO В/м. Преимущество предлагаемого способа, по сравнению с известными, состоит в быстром получении пр мой и количественной информации о распределении электрического пол  в объеме твердых диэлектриков , как в прозрачных , так и в непрозрачных без их разрушени . Формула изобретени . Способ иеразрушающего контрол  электрического пол  в твердых диэлектриках, заключающийс  в воздействии импульса деформации на один из электродов и получении электрического сигнала, характеризующего распределение электрического пол  объекта контрол , отличающийс  тем, что, с цельк измерени  распределени  и величины пол  в объеме образца и повыщени  быстродействи , в качестве электрода, на который воздействуют импульсом деформации, используют один из двух электродов, полностью закрывающих торцы образца, между которыми расположен объект контрол , причем в качестве импульса деформации выбран монопол рный импульс деформации с шириной 3.-10 -1 и величиной деформации 10 -10, а электрический стгнал, характеризующий распределение электри ческого пол  в объеме объекта контрол , снимают с противоположного электрода. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Акишин Л. И. и др. Извести  Вузов. - Физика, N« П, с. 99, 1974.
2. 2.Дергобузов К. А. и др. Ра/шационна  диагностика электрических потен1щалов. М., Атомиздат, 1978.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 613829, кл. G 01 R 29/24, 1978 (прототип).