Ячейка для измерения диэлектрических характеристик электроизоляционных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистичеснихРЕСПУБЛИК 4 С 01 М 27/22 ОПИС ИЗОБР ТЕЛЬСТВУ воиьско ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМЪГ СЗ(72) Б.З.Белашев и А.Н.Терно (71) Институт геологии Карел го филиала АН СССР(56) Эме ф. Диэлектрические измерения. М.: Химия, 1967, с. 69-72.Авторское свидетельство СССР1040398, кл. С 01 И 27/22, 1983. (54)(57) ЯЧЕЙКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая подвижный и неподвижные электроды цилиндрической формы, соединенные с измерительным прибором, и блок управления, о т л и ч а ю щ а я с я,ЯО 1182372 тем, что, с целью повышения точности измерения, неподвижный измерительный электрод выполнен в виде центрального металлического стержня исистемы четного числа ь чередующихся концентрических диэлектрическихи металлических колец с внешнимирадиусами, равными Б, и внутренними, равнымияг, где градиус центрального стержня, щ -1,2 и - номер кольца, а ячейкаснабжена соединенным с измерительнымприбором через блок управления устройством поступательно-пошаговогоперемещения электроизоляционного материала по двум координаяным осям вплоскости, параллельной .торцовымповерхностям электродов.1 .11823Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрических характеристик электроизоляционных материалов, 5Целью изобретения является повышение точности измерения.Принцип действия предлагаемой ячейки заключается в том, что на измерительной стадии измеряют интегральный френелевский образ карты диэлектрической характеристики при помощи измерительного электрода, а карту диэлектрической характеристики по площади диэлектрического слоя по лучают путем свертки с функцией, описывающей форму зонной пластинки, соответствующую измерительному электродуНа фиг.1 изображена блок-схема 20 предлагаемой ячейки; на фиг.2 - измерительный электрод.Ячейка содержит подвижный 1 и неподвижные 2 и 3 электроды и блок 4 управления. Неподвижный электрод 2 является измерительным, а электрод .3 - охранным. Измерительный и подвиж ный электроды выполнены в ниде цилиндров, а охранный - в виде цилиндрического кольца, окружающего изме рительный электрод. Торцовые поверхности измерительногои охранного электродов расположены в одной плоскости, а подвижный электрод приподнят над ними. Пространство между тор-З 5 , цовыми поверхностями электродов является рабочим пространством измерительной ячейки и служит для внесения исследуемого электроизоляционного материала 5. Электроды гальванически 40 соединены с измерительным прибором 6. Ячейка снабжена соединенным с измерительным прибором через блок управления устройством 7 поступательно-пошагового перемещения электро изоляционного материала по двум координатным осям в плоскости, параллельной торцовым поверхностям электродов.Измерительный электрод (фиг,2) 5 Ь выполнен в виде центрального металлического стержня 8 и системы четного числа п чередующихся концентрических диэлектрических 9 и металлических 10 колец возрастающих радиусов, 55 соответствующих последовательным зонам пластинки Френеля. Для п кольца внешний радиус составляет Мв72 2а внутренний радиус 1"., где горадиус центрального стержня, а п - 1,2, ,ь - номер кольца, Для больших и толщина последнего металлического кольца равна го l 7 й, Приравном 1 мм и о равном 100 толщина последнего металлического кольца равна 0,1 мм, а его внешний радиус 10 мм. Все металлические кольца измерительного электрода и центральный стержень механически и гальвани- чески соединены друг с другом штекером 11.Устройство 7 поступательно-пошагового перемещения предназначено для обеспечения пошагового перемещения исследуемого образца электроизоляционного материала по двум координатным осям х и у в плоскости, параллельной торцовым поверхностям электродов. Для решения этой задачи устройство состоит из рамки, на которую установлен исследуемый электроизоляционный материал, жестко соединенной с подвижной кареткой. Каретка перемещается в одном направлении по направляющей, установленной на подвижном столике, под цействием пружины. На столике установлена зубчатая гребенка параллельно направляющей движения каретки, а каретка снабжена прижимной .планкой, управляемой посредством электрического реле. Подвижный столик перемещается по направляющей, установленной на неподвижном основании перпендикулярно направляющей, по которой смещается каретка. Основание содержит параллельную направляющей столика зубчатую гребенку, пружину для перемещения столика по направляющей, а столик снабжен прижимным стержнем, управляемым электрическим реле. На направляющих установлены концевые выключатели, приводящие в действие электромагниты, сжимающие пружины и приводящие в исходное положение столик и каретку. Положения каретки и столика фиксированы положениями прижимной планки и стержня, вошедшими в зацепление с зубьями гребенок. Вывод их из этих положений и пошаговое перемещение электроизоляционного материала происходит по импульсам, поступаемым с блока управления на электрические реле, По импульсу электрического ре. ле выводят прижимную планку каретки или прижимной стержень столика изз 11823 зацепления с зубьями гребенок и происходит перемещение столика или каретки под действием пружи ы. По окончании действия импульса прижимная планка или стержень под действием 5 собственного веса вновь входит в сцепление с зубьями гребенок, что позволяет осуществить последовательно-пошаговое перемещение рамки с электроизоляционным материалом. 1 О Длительность импульса задает шаг пе. ремещения.Блок 4 управления предназначен для временного согласования работы устройства поступательно-пошагового 15 перемещения электроизоляционного материала и измерительного прибора и представляет собой электронное устройство, вырабатывающее электрические импульсы регулируемой длитель ности. Блок управления имеет генератор импульсов, счетчики импульсов и линии задержки. Под действием имгульса блока управления происходит последовательное перемещение электро изоляционного материала на один шаг. По окончании действия импульса с задержкой блок управления подает импульс на измерительный прибор, позволяющий выдать на счетчик прибора результат измерения и записать этот результат в память ЭВГ 1, на магнитную ленту или вывести на цифропечать.Ячейка работает следующим образом.35Блок 4 управления вырабатывает импульс, посредством которого устройство 7 поступательно-пошагового перемещения производит перемещение электроизоляционного материала на 40 один шаг. Измерение диэлектрической гроницаемости и тангенса угла потерь электроизоляционного материала проводят при заданном расстоянии между подвижным 1 и неподвижным 2 и 345 электродами без зажатия материала подвижным электродом. При измерении объемного сопротивления зажатие электроизоляционного материала необходимо. При каждом положении диэлек 50 трической пластины, поступательно-пошагово перемещаемой по двум координатам х и у в плоскости, параллельной торцовым поверхностям электродов конденсатора, снимают данные показаний измерительного прибора. Таким образом получают френелевский образ карты диэлектрических характе 72 4ристик. Поскольку рабочими участкамиизмерительного электрода являются центральный стержень 8 и металлические кольца 10, соответствующие темным зонам, то френелевский образ диэлектрических характеристик представляет собой наложение картин в форме темных зон измерительного электрода от каждой точки электроизоляционного материала. Такое наложение представляет собой свертку карты диэлектрических характеристик с функцией, описывающей форму измеритель-ного электрода. Обратное преобразование Френеля, т.е. восстановление карты диэлектрических характеристик по данным измерения френелевского образа, проводят путем свертки френелевского образа с функцией, описьг вающей форму измерительного электрода, равной единице в пределах всех нечетных зон измерительного электрода и удовлетворяющих условию 2 Кх + +у 4 2 К+1, где К - целое число (К=0,1, и/2) и нулю во всех остальных точках. В результате такой обработки получают карту емкостей малых участков диэлектрического слоя, находящегося между электродами Малых размеров, соответствующих шагам перемещения диэлектрического слоя по координатам х и у, или карту тангенса угла потерь таких малых конденсаторов, или карту объемного сопротивления малых участков. Пересчет к диэлектрической проницаемости, тангенсу угла потерь и удельному объемному сопротивлению малых участков диэлектрического слоя проводят обычным способом, при этом предварительно не" обходимо иметь карту толщины по площади диэлектрического слоя. Предлагаемая ячейка предназначена для получения карт диэлектрической проницаемости, тангенса угла потерь, удельного объемного сопротивления по площади диэлектрического слоя, Ячейка может быть использована в конденсаторостроении для контроля за качеством диэлектриков, в мийералогии для обнаружения газово-жидких включений в минералах и горных породах, в ядерной физике для наблюдения треков тяжелых частиц в диэлектрических детекторах без разрушения детекторов путем травления в кисло- тах40 Тираж 896 ПоИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий13035, Москва,Н, Раушская наб., д. 4/5 дписное илиал ППП "Патент", г. Ужгооод, ул, Проектная