SU976507A1 - Способ неразрушающего контрол объемного электрического зар да в диэлектрических материалах - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технике измерени  электрического зар да в диэлек-. трических материалах и может быть использовано в электротехнической и радиоэлектронной промьплленности, а также в научно-исследовательских и заводских лаборатори х дл  неразрушающего контрол  внутренних электростатических зар дов в диэлектриках и разработку способов борьбы с вредными их про влени ми.

Известен способ неразрущаюшего контрол  объемного зар да, основанный на измерении распределени  пол  или потенциала в объеме материала и последующем вычислении распределени  зар да по формуле электростатики 1 .

Однако при этом необходимо знание параметров диэлектрика, в частности диэлектрической проницаемости, которые должны измер тьс  дополнительно. Это затрудн ет контроль распределени  зар да и снижает его точность.

Наиболее близким к предложенному  вл етс  способ неразрушающего контрол  объемного электрического зар да в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам, наложенным на исследуемый материал, сигнала возбуждени  и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение 2 .

Однако и этот способ не обеспечивает высокой точности контрол , так как пл  его реализации также необходимо

10 знать диэлектрические свойства исследуемого материала, измерить которые не всегда удаетс , а задание их по аналогии дает значительные ошибки в определении зар да.

15

Цель изобретени  - повыщение точности контрол .

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу неразрушающего контрол 

20 объемного электрического зар да в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам J наложенным на исследуемый материал, сигнала возб ждени 

и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение, используют в качестве сигнала возбуждени  импульс напр жени  межру электродами, создающий в области исследовани  напр женность пол  10 --10®- длительностью 1( с ,а в качестве выходного сигнала - величину отклонений участков поверхности исследуемого материала от невозмущенного состо ни  в различные моменты времени.

На фиг. 1 показано изменение во времени сигнала датчика продольных волн; на фиг. 2 - изменение во времени сигнала датчика поперечных волн в кристалле Li F при воздействии на него импульсом электрического пол .

Способ основан на том, что воздействие импульса электрического пол  приводит к возникновению в объеме материала механического импульса, величина и распределение которого однозначно соответствует величине и распределению объемного зар да в образце. В результате этого в материале формируетс  бегуща  волна деформации, а на поверхности возникает механическое смещение, величина и измерение во времени которого описывают распределение зар да в объеме материала. Смещение на поверхности объекта контрол  может быть преобразовано в электрический сигнал при помощи пьезодатчиков, размещенных на поверхности образца. Регистрацию электрического сигнала можно производить, например, осциллографически.

Чуствительность данного способа определ етс  величиной и длительностью прилагаемого импульса внешнего пол ; пространственное разрешение определ етс  длительностью импульса. Таким образом, минимальна  длительность импульса с определ етс  необходимостью достаточной чувствительности, а максимальна  - 10 с - требованием достаточного пространственного разращени  дл  практически интересных размеров образцов (до 2,5-1О м) различных материалов. Максимальна  величина внешнего пол  определ етс  напр жением пробо  дл  диэлектриков и не превышает 10 В/м; минимальна  - 10 В/м должна быть достаточна дл  определени  распределени  зар да в образцах больщого размера с необходимым разрешением .

Пример. Измер ют объемный электрический зар д в образце алюмолттриевого rpaiiaTa в виде пластины толщиной м. Необходимое пространственное разрешение составл ет 1О м. Амплитуда импульса внешнего электрического пол  1О В/м, При скорости звука в материале Ю м/с длительность импульса внешнего пол  определ етс 

пространственным разрещением и равна с, В качестве датчиков деформации используетс  кристалл ,. При этих услови х получена чувствительность измерени , равна  Кл/м .

5 Приме,р2. Образец полиметакри1лата имеет толщину 2,5-10 м. Пространственное разрешение принимаетс  равным 0,25-10 м. При данном пространственном разрещении необходима  дпи0 тельность импульса составл ет 10 с. При использовании в качестве датчика кристалла получени  чувствительности 10 Кл/м требуетс  амплитуда импульса внешнего электрического пол , равна  10 В/м.

Особенностью данног способа  вл етс  то, что. при подаче импульса во; бужцени  в образце генерируютс  как .продольные, так и поперечные волны деформации. Следовательно, дл  их регистрации можно использовать датчики деформации раст жени -сжати  и датчики деформации сдвига. Таким образом, можно одновременно регистрировать распределение электрического зар да вдоль различных направлений в образце.

П р и м. е р 3. Кристалл LiF зар жен пучком электронов с энергией 1 МэВ. Дл  создани  внешнего импульса электрического пол  используют генератор с длительностью импульса З-ЮЗ с и амплитуда Ю В, при этом создаетс  напр женность электрического пол  -10 В/м. Дл  измерени  акустического

сигнала датчик продольной волны размещаетс  на той же поверхности, что и один из электродов возбуждени , датчик поперечной волны - на поверхности нормальной к плоскости электрода. В

0 качестве датчика продольной волны

используетс  кристалл Ui МЪО(2 срез), датчика поперечной волны - L.iNbOj(X срез). Скорость продольных волн в материале составл ет 8-10 м/с (фиг. 1),

Claims (2)

1. 5 поперечных - 6-10 м/с (фиг. 2). Величина сигнала датчика, равна  10 В, соответствует величине плотности объемного зар да, равной 10 Кл/м. Достоверность результатов, полученных данным способом, провер лась методами акустического зонда и термичео КИМ. Все измерени  дл  вдентичных образцов дали сходные результаты. Наблюдавшиес  незначительные расхождени  можно отнести за счет возможной неоднородности диэлектрических свойств материалов , оказывающих вли ние при использовании способов акустического зонда и термического. Таким образом, преимущество данного способа по сравнению с известными состоит в возможности пр мого измерени  объемного электрическог9 зар да и снижении вли ни  свойств материала на результат измерений, что повышает точность контрол . Формула изобретени  Способ неразрушаюшего контрол  объ емного электрического зар да,в диэлектрических материалах путем приложени  к электродам наложенным на исследуемый материал, сигнал возбуждени  и измерени  выходного сигнала, характеризующего реакцию материала на указанное возбуждение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол  за счет снижени  вли ни  свойств материала на результат измерений , используют в качестве сигнала возбуждени  импульс напр жени  межау упом нутыми электродами, создающий в области исследовани  напр женность пол  10 +1О -j5f длительностью 1О + с, а в качестве выходного сигнала - величину отклонений участков поверхности исследуемого материала от невозмущенного состо ни  в различные моменты времени. Источники инфбрмации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Извести  ВУЗов. Физика , 1974, № 11, с. 99.
2. 2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 28774О1/18-21, кл. С 01 Р 29/24, 1980 (прототип).

   Сриг.г