Устройство для определения электростатических свойств диэлектрических материалов

ОПИ САНИ К АВТОРСКОМУ ЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТВУ ЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56)1. Авторское свидетельство СССР9 473325, кл. Н 05 У 3/00, 1974.2. Морозова Т.И Песня В.Т.устройство для бесконтактного измерения электрического сопротивлениятекстильных материалов. - В кн.:Эащита от вредного воздействия статического электричества, М.,НИИТЭХИМ, 1975, с. 82-85 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ,содержащее датчикнапряженности электростатического поля с измерительным электродом, подключенный к последовательно соединенным усилителю, детектору и регистратору, модулирукщий экран, выполненный в виде диска с секторными прорезями, установленный с возможностьювращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод, подключенный к источнику высокого напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщеиия точности определения максимального заряда поверхности материала, оно снабжено датчиком опорного сигнала, содержащим источник света, Фотоэлектрический преобразователь и дополнительный источник питания, двумя блоками задержки и двумя Формирователями дли- тельности импульсов, при этом элементы в парах преобразователь -.источник света и коронирующий электрод- измерительный электрод установлены один против другого по разные ст роны от экрана в области расположения прорезей в нем, источник высокого, напряжения выполнен в виде управляемого генератора импульсов, детектор й выполнен стробоскопическим, преобра-. зователь присоединен через резистор к дополнительному источнику питания, выход датчика опорного сигнала сое-. С , динен с входами блоков задержки, выход одного из блоков задержки через один из Формирователей длительности импульсов соединен с управляющим входом детектора, а выход другого блока задержки через второй Формирователь длительности вчшульсов - с запускающим входом; управляемоге гене. ратора импульсов.Изобретение относится к технике борьбы с вредными проявлениями стати ческого электричества и может быть использовано при определении степени электризуемости и электростатических свойств полимерных диэлектриков, в частности, при исследовании эффективности антистатической обработки в текстильной и химической промышленности, а также для бес- контактного измерения электрического. 10 сопротивления диэлектрических материалов.Известно устройство для определения электростатических свойств листовых материалов, в котором за счет 15 введения приводимого в движение электромотором диска, на котором расположены коронирующий и измерительный электроды, уменьшено время, проходящее между единичными актами заряжения образца и измерения заряда Ц .Недостатком этого устройства является сложность конструкции, а также наличие в высоковольтной и электрометрической цепях устройства сколь 5 зящих контактов, что ограничивает чувствительность и точность измерений.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения электростатических свойств диэлектрических материалов, содержащее датчик напряженности электростатического поля с измерительным электродом,подклкченный к последовательно соединенным усилителю, детектору и регистратору, модулирующий экран, выполненный в виде диска с секторными прорезями, установленный с возможностью вращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод, под ключенный к источнику высокогонапряжения 2Это устройство также обладает невысокой точностью в силу того, что из-за достаточно большого расстоя ния между вовой заряжения материала и зоной измерения происходит изменение заряда на поверхности материала при перемещении его от эоны заряжения к зоне измерения. 50Цель изобретения - повьццение точности определения максимального заряда еПоставленная цель достигается тем, что устройство для определения электростатических свойств диэлек" трических материалов, содержащее дат чик напряженности электростатического поля с измерительным электродом, подключенный к последовательно соединенным усилителю, детектору и реги 60 стратору, модулирукщий экран, выполненный в виде диска с секторными прорезями, установленный своэможностью вращения, источник высокого напряжения и коронирующий электрод, 65 подключенный к источнику высокогонапряжения, снабжено датчиком опорного сигнала, содержащим фотоэлектрический преобразователь, источниксвета и дополнительный источник питания, двумя блоками задержки и двумя формирователями длительности импульсов, при этом элементы в парахпреобразователь - источник света икоронирующий электрод - измерительный электрод установлены один против другого по разные стороны от экрана в области расположения прорезей в нем, источник высокого напряжения выполнен в виде управляемогогенератора импульсов, детектор выполнен стробоскопическим, преобразователь присоединен через резисторк дополнительному источнику питания,выход датчика опорного сигнала соединен с входами блоков задержки, выхододного из блоков задержки через одиниз Формирователей длительности импульсов соединен с управляющим входом детектора, а выход другого блоказадержки через второй формировательдлительности импульсов - с запускающим входом управляемого генератораимпульсов.На чертеже представлена схемаустройства.Устройство содержит измерительныйэлектрод 1, к которому последователь.во. подключены усилитель 2, стробоскопический детектор 3 и регистратор4, а также модулирующий экран, выполненный в виде диска 5 с секторными прорезями 6, установленный перед измерительным электродом с возможностью осевого вращения, датчикопорного сигнала, состоящий из фотоэлектрического преобразователя 7,источника 8 света (лампы накаливания). При этом лампа накаливания иколлектор Фотоэлектрического преобразователя через нагрузочный резистор 9 соединены с источником 10постоянного тока, выход преобразователя через последовательно соединенные первый блок 11 задержки и первыйФормирователь 12 длительности импульсов подключен к управляющему входустробоскопического детектора 3. Модулирующий экран установлен на осиэлектродвигателя 13. Над плоскостьюмодулирующего экрана установлен коро"нирующий электрод 14, присоединенный.к выходу управляемого источника 15высокого напряжения, запускающийвход которого через последовательносоединенные второй блок 16 задержкии второй формирователь 17 длительности импульсов подключен к выходуФотоэлектрического преобразователя7. Под коронирующим электродом расположен, исследуемый образец 18,Устройство работает следукхцим образом.1064485 каз 10364/60 Тираж 845 Подписное НИПИ Патент", г,ужгород,ул.Проектная,4 Филиал При равномерном вращении модулирующего диска 5 он периодическиэкранирует и экспонирует измерительный электрод 1 в поле исследуемогообразца 18. При этом во входныхцепях усилителя 2 протекает переменный ток, который усиливается и поступает на сигнальный вход стробоскопического детектора З,.моментвключения которого определяется опор.ным сигналом. В качестве датчика 1 Оопорного сигнала используется преобразователь 7, расположенный вблизилампы накаливания, свет которой модулируется за счет вращения диска 5,С коллектора преобразователя 7 опорный сигнал через первый блок 11 задержки и первый формирователь 12 дли.тельности импульсов поступает на управляющий вход стробоскопического де.тектора 3 и запускает его, Кроме то. го, опорный сигнал через второй блок16 задержки и второй Формирователь .17 длительности импульсов поступаетна запускающий вход управляемого источника 15 высокого напряжения и запускает его, Длительность высоковольного импульса, вырабатываемого источником 15, мала по сравнению с полупериодом модуляции, что позволяетрегулировкой блока 16 задержки добиться прохождения высоковольтногоимпульса в момент полной экранировки измерительного электрода 1 модулирующим экраном.Экранирование измерительного электрода предотвращает возможность перегрузки усилителя мощным сигналомвысоковольтного импульса,Высокбвольтный импульс поступаетна коронирующий электрод 14 и заряжает исследуежй материал 18. Формирователь 12 длительности импульса,в качестве которого используют: одновибратор, в момент поступления опорного сигнала Формирует короткий стробирующий импульс, длительность которого мала по сравнению с полу- периодом модуляции. Регулировкой блока 11 задержки добиваются того, о что короткий стробирующий импульс поступает на управляющий вход стробоскопического детектора 3 в момент полного экспонирования измерительного электрода 1 в поле исследуемого материала 18, заряженного высоковольтным импульсом, при этом стробоскопический детектор запоминает за пери. од модуляции поля диэлектрика лишь амплитудное значение тока, наведенного во входных цепях усилителя. На выходе детектора 3 сигнал регистрируется регистратором 4, в качестве которого использован вольтметр посто. янного тока.В качестве управляемого генератора высоковольтных импульсов может быть использован одновибратор с усилителем мощности, работающий на трансформаторе Тесла с последующим выделением однополярного импульса. Коммутация выводов высоковольтного выпрямителя, включенного после транс- форматора Тесла, позволяет исследовать процесс заряжения материала импульсами как положительной, так и отрицательной полярности и оценивать степень избирательности заряда.Технико-экономический эффект состоит в повышении точности определения параметров электризации полимерных диэлектриков - максимального поверхностного заряда, наносимого в процессе заряжения.Как показали испытания, относительная ошибка определения электростатических свойств составляет й 5, в то время как у прототипа она может доходить до 30 для материалов с быстрой релаксацией заряда.