Устройство для измерения электростатических величин

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУс присоединением заявки Йо(23) Приоритет Госуларственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к злектроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле заряда плоских поверхностей, в т,ч, диэлектрических; потенциала, напряженности электрического поля, степени электризуемости материалов и др.Известно электростатическое измерительное устройство, содержащее две неподвижные пластины, между которыми подвешена на растяжке подвижная пластина, электрически связанная с одной из неподвижных пластин и механически - со стрелочным регистрирующим прибором 1 .. Недостаток этого устройства заключается в ограниченной области его практического использования, обусловленной пространственной совмещенностью составных конструктивных элементов. Кроме того, такое устройство характеризуется низкой точностью вследствие стрелочного отсчета результатов измерения.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, подвешенную на плоской пружине с возможностью поворота относительно точки подвеса,компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которыхпервые пластины закреплены по краямбалки и заземлены, одна из вторыхпластин жестко связана с основанием,параллельным балке, а в качестведругой использована контролируемаязаряженная поверхность, двухзвеннуюфотоэлектрическую систему регистрации разбаланса зарядов конденсаторов,снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, фиксирующимравновесие зарядов конденсаторов 2.Однако в укаэанном устройстве непредусмотрена автоматическая обработка разбаланса зарядов конденсаторов. В связи с этим точность измерения оказывается невысокой, а самизмерительный процесс весьма трудоемким. Кроме того, известное устройство не позволяет регистрироватьдинамические характеристики контролируемой величины.25 Целью изобретения является повышение точности подобного измерительного устройства и расширение егофункциональных воэможностей за счетрегистрации характера изменения ЗО контролируемой величины во времени.5 10 15 20 35 40 что предлагаемое устройство можно 45. использовать для контроля изменения50 60 65 Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, подвешенную на плоской пружине с возможностью поворота относительно точки подвеса, компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которых первые пластины укреплены йо краям балки и заземлены, одна из вторых пластин жестко связана с основанием, параллельным балке, а в качестве другой использована контролируемая заряженная поверхность, двухзвенную Фотоэлектрическую систему регистрации разбаланса зарядов конденсаторов, снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, введены блок. отработки разбаланса зарядов конденсаторов и автоматический потенциометр, а звенья фотоэлектрической системы регистрации выполнены чувствительными к расхождению пластин конденсаторов в строго определенных направлениях, причем входы блока отработки разбаланса зарядов конденсаторов сое" динены с выходами усилителей, а выход - с входом автоматического потенциометра, выход которого подключен к неподвижной пластине компенсационного конденсатора и к входу ин" дикатора.На чертеже представлена Функциональная схема устройства для измерения электростатических величин.устройство содержит горизонтальную балку 1, подвешенную на плоской пружине 2, по краям которой укреплены пластины 3 и 4 измерительного 5 и компенсационного 6 воздушных конденсаторов, вторые пластины 7 и 8 кото" рых, жестко связаны с основанием (не показано), параллельным балке, источники 9 и 10 света, фотоприемники .11 и 12, усилители 13 и 14, блок 15 отработки разбаланса зарядов конденсаторов, автоматический потенциометр 16 и индикатор 17. В качестве неподвижной пластины измерительного кон" денсатора 5 слуйит контролируемая заряженная поверхность, например, диэлектрическая (при измерениях электризуемости различных материалов эта пластина выполняется электропроводящей и электрически соединяется с чувствительным элементом, соприка" сающимся с вращающимся телом). Устройство для измерения электростатических величин работаеУ следующим образом,При измерении электростатических величин плоских заряженных поверхностей, например диэлектрических,. вследствие электростатической индук" ции на подвижной пластине 3 измерительного конденсатора 5 наводится индуцированный заряд, разный по величине или заряженной другим путемдиэлектрической пластины 7. В результате электростатического взаимодействия зарядов пластин 7 и 3 пос"ледняя притягивается к неподвижнойдиэлектрической пластине 7, Равновесное состояние балки 1 нарушается,зазор между пластиной 3 и пластиной7 уменьшается (соответственно междупластинами 4 и 8 увеличивается).При этом свет от источника 10 светапопадает на вход фотоприемника 12,преобразуется в электрический сигнал, усиливается с помощью усилителя 14 н поступает на вход блока 15отработки разбаланса зарядов конденсаторов, например, реверсивногодвигателя, вал которого кинематическнсвязан с движком реохорда потенциометра 16, питаемого от стабилизированного источника напряжения. Движок потенциометра 16 перемещается в положение, соответствующее равновесию балки 1, при котором сигнална выходе фотоприемника 12 равеннулю. Напряжение, снимаемое с потенциометра 16, равно по величинеизмеряемому. Шкала индикатора 17проградуирована в единицах контролируемой величины (заряда, потенциометра или напряженности). Можноиспользовать выход потенциометрана самописец или.аналого-цифровой преобразователь.Левая часть схемы преобразования сигнала (источник 9 света, фото- приемник 11 и усилитель 13) работает при уменьшении заряда на диэлектрической поверхности 7, когда электростатическое взаимодействие:пластин 4 и 8 компенсационного конденсатора 6 преобладает над электростатическим взаимодействием между пластиной 3 и пластиной 7. Из этого следует,электростатического заряжения поверхностей, например, при исследованииэлектризации или при контроле технологических процессов, сопровождающихся электризацией, когда по степени(интенсивности) электризации можно .судить о характере протекания процесса,В случае определения степени электризуемости материалов при кон тактном взаимодействии тел устройствоработает аналогично. Пластина 7 в этом случае служит в качестве элемента накопления заряда. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерение электростатических величин с повышенной, точностью и контролировать их изменение во времени.20 Составитель Л. МорозовРедактор Л. Филиппова Техреду. РейвесКорректор В, Бутяга Заказ 5739/32 Тираж 717 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Устройство для измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, подвешенную на плоской пружине с возможностью поворота относительно точки подвеса, компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которых первые пластины закреплены по краям балки и заземлены, одна иэ вторых пластин жестко связана с основанием, параллельным балке, а в качестве другой использована контролируемая заряженная поверхность, двухэвенную фотоэлектрическую систему регистрации раэбалаиса зарядов конденсаторов снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей устройства за счет регистрации характера изменения контролируемой величины во времени, в него введены,блок отработки разбаланса зарядовконденсаторов и автоматический потенциометр, а звенья фотоэлектрической системы регистрации выполненычувствительными к расхождению пластин конденсаторов в строго опреде-.ленных направлениях, причем входыблока отработки разбаланса зарядовконденсаторов соединены с выходамиусилителей, а выход - с входом автоматического потенциометра, выход которого подключен к неподвижной пластине компенсационного конденсатораи к входу индикатораИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Туричин А.М. Электрическиеизмерения. М., Госэнергоиздат, 1961,с. 38-39.2,Уавала 1 Тог 1,КоЬауаяЬ 1 М 1 пог 1;Дэнси сидзюцу сочо кэнкюсе ихоВц 11 Е 1 ессгоф:ест., 1.аЬ",1976, 40,Р 6, 481-486.