Устройство для измерения диэлектрическихпараметров материалов

(22) Заявлено 29.10.79 (21) 28 33664/18-21 Союз Сфаетскив Социаиистичесмив РФСПфЛИК(51)М. Клс присоединением заявки М . 6 01 В 27/26 Государственный комитет СССР но дедам изобретений н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕС ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ достига измерен ров мат Изобретение относится к измерениюдиэлектрических свойств веществ и материалов и может быть использованодля контроля их качества по значени- .ям отклонения параметров относительно образцового материала.Известно устройство для определения диэлектрических характеристикматериалов, содержащее два одинаковых конденсатора один из которыхможет быть заполнен образцовой, авторой - исследуемой средами. Обаэти конденсатора включены в измерительную дифференциальную схему, например дифференциально-индуктивный 3мост 11) .Недостатками этого устройства являются существенная погрешность из"мерения, связанная с конструктивнойи пространственной иеидентичностью 20конденсаторов, что обуславливаетразный дрейф геометрических размеровэлектродов и диэлектрических свойствподложек при Изменении температуры,а также погрешности, вызванные дрейФом элементов измерительной диффе"ренциальной схемы,Наиболее близким к изобретению является датчик толщины напыляемых диэлектрических пленок, содержащий 30 диэлькометрическую ячейку, состоящуюиз двух одинаковых накладных измерительных конденсаторов, закрепленныхна противоположных сторонах диэлектрической подложки, электроды одногоиз которых могут примыкать к образ- .цовому материалу, а электроды второго - к контролируемому. Эти конденсаторы включены в противоположныеплечи измерительной дифференциальнойсхемы, например. мостовой. Большаястепень пространственной и конструктивной идентичности элементов диэлькометричной ячейки данного устройствапозволяет регистрировать даже небольшие изменения диэлектрических свойств.контролируемого материала 21,Недостатками известного датчикаявляются погрешность измерения, обусловленная изменением диэлектрическихсвойств подложки при изменении тем.пературы,и погрешность измерений,связанная с нестабильностью параметров элементов измерительной схемы.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель ется тем,что в .устройство для ия диэлектрических парамет ериалов,содержащее два накладных измерительтора 10. При помощи переключателей 6 и 7, цепи управления которых соединеы между собой и соединены с генеатором 11 низкой частоты, поочередно подключают конденсаторы 1 и 2 к преобразователю емкость-напряжение 8. Причем при включении конденсатора 1 все электроды конденсатора 2 заземлены и, наоборот, при включении конденсатора 2 все электроды конденсатора 1 тоже заземлены, Так как конденсатор 1 примыкаетк образцовому материалу 4, а конденсатор 2 - к контролируемому материалу 5, то при изменении диэлектрических параметров последнего изменяется и емкость конденсатора 2, которая отличается от емкости конденсатора 1 на емкость 4 С. При периодическом подключении конденсаторов 1 и 2 к преобразователю емкость-напряжение 8 на выходе его появляется электрический сигнал с частотой коммутации, который усиливается усилителем 9 низкой частоты и выпрямляется синхронным детектором 10. Выпрямленное напряжение, пропорциональное разности емкостей конденсаторов 1 и 2, фиксируется регистрирующим блоком 12. Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов, содержащее два накладных измерительныхконденсатора, состоящих иэ высокои низкопотенциальных электродов,закрепленных на одной диэлектрической подложке, преобразователь емкость-напряжение и регистрируюшийблок, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения, в него введены генераторнизкой частоты, усилитель низкойчастоты, синхронный детектор и двапереключателя, разноименные входыкоторых соединены между собой иподключены к высокопотенциальнымэлектродам конденсаторов, а выходысоединены со входами преобразователя емкость-напряжение соответственно, при этом выход одного из переключателей подключен к низкопотенциальным электродам конденсаторови к земляной шине, цепи управленияпереключателей соединены между собой и подключены к выходу генератора низкой частоты и к управляющему входу синхронного детектора,сигнальный вход которого соединенчерез усилитель низкой частоты спреобразователем емкость-напРяжение,а выход синхронного детектора подключен к регистрирующему блоку.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бухгольц В.П., Тисевич Э,Г,Емкостные преобразователи в систеных конденсатора, состоящих из высоко- и низкопотенциальных электродов,закрепленных на одной диэлектрическойподложке,.преобразователь емкостьнапряжейие и регистрирующий блок,введены генератор низкой частоты,усилитель низкой частоты, синхронныйдетектор и два переключателя, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к высокопотен-циальным электродам конденсаторов,а выходы соединены со входами преоб-разователя емкость-напряжение соответственно,.при этом выход одногоиз переключателей подключен к низкопотенциальным электродам конденсаторов и к земляной шине, цепи управле- .15ния переключателей соединены междусобой и подключены к выходу генератора низкой частоты и к управляющему входу синхронного детектора, сигнальный вход которого соединен через рОусилитель низкой частоты с выходомпреобразователя емкость-напряжение,а выход синхронного детектора подключен к регистрирующему прибору.На чертеже приведена функциональная электрическая схема предлагаемогоустройства.Устройство содержит два конденсатора 1 и 2 с низкопотенциальными ивысокопотенциальными электродами ф Формула из б13-113-3 и 14-1..14-3 соотормула изобретенияветственно, диэлектрическую подложку 3, образцовый 4 и исследуемый 5материалы, переключатели 6 и 7, преобразователь емкость-напряжение 8,усилитель 9 низкой частоты, синхронный детектор 10, генератор 11 низкой частоты и регистрирующий блок 12,Устройство работает следующим образом.Два накладных геометрически одииаковых конденсатора 1 и 2 закрепляют(например напыляют) с разных сторондиэлектрической подложки 3 с большим коэффициентом теплопроводности.Конденсатор 1 примыкает к образцовому материалу, 4, а конденсатор 2к исследуемому материалу 5. Эти конденсаторы имеют низкопотенциальныеэлектроды 13-1 и 14-1, которые соединены между собой и подключены кземляной шине, а также высокопотенциальные,электроды 13-2 и 14-2. Всеэти электроды могут быть выполнены ввиде колец, количество и геометрические размеры которых выбирают исходяиэ предполагаемой глубины зондирования исследуемого материала 5,Разноименные входы переключателейб и 7 соединены между собой и подклю-чены к высокопотенциальным,электродам13-2 и 14-2 конденсаторов 1 и 2 Выходы переключателей б и 7 соединенысо входом преобразователя емкостьнапряжение 8, выход которого соединен через усилитель 9 низкой частотысигнальным входом синхронного детектн актор М Закаэ 634 1303 лиал ППП Патент, г.Ужгород, ул. Проектна мах автоматического управления и контроля. М., Энергия, 1972, ,с. 46-48. 63 Тир НИИПИ Государс по делам изо 5, Москва, Ж