Измеритель поверхностного потенциала

Оюэ ссветсних ОцидлистичеснихРЕСПУБЛИК 09) (1 01 К 29 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ныиизвод Масвух- сигб 2 (О п госуддРстненкый Комитет ссс ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ Н А ВТОРСЯОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Куйбышевский государственуниверситет и Куйбышевское проственное обьединение "Завод имленникова"(56) Юдин Н.Т, Измеритель распредния поверхностного потенциала,ПТЭМ, 1984, У 4, с. 201-204,ЕяепЬ 1 аггег Н, Меяяцпр йеяОЪегГТасЬепрогепг 1 а 1 я ап ЬосЬоЬшНа 1 Ь 1 егег цпй Ме 1 есггЖа - Кай 11 егпяеЬеп е 1 есггоп 11, 1983, Р 2,яя. 105/109.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛА(57) Изобретение может быть использовано для измерения распределения поверхностного потенциала и контактной разности потенциалов. Цель изобретения - повьппение точности измерения и упрощение устройства. Устройство содержит компаратор 1, опорный генератор 2, измерительную головку 3, усилитель 4 и интегратор 12, Введение инверторов 6, 8, 10 и 11, фазового модулятора 5, 3 -триггеров 7, 8 и выполнение интегратора 12 д входовым исключает зависимостьналов от сдвига фаз. 4 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения распреде."ления поверхностного потенциала иконтактной разности потенциаловЦелью изобретения является повышение точности измерения поверхностного потенциала путем исключениязависимости от сдвига Фаз сигналови упрощение устройства.На Фиг, 1 изображена структурнаясхема предложенного измерителя поверх; остного потенциала; на фиг. 2,3 - комплексная амплитуда разностиопорного сигнала и сигнала с усилителя соответственно для случаев д и+1; на Фиг, 40 - циклограмма опорного напряжения преобразованного в фазовом модуляторе; наФиг. 4 Б - циклограмма сигнала с усилителя ц , преобразованного в Фазовом модуляторе; на Фиг, 4- циклограмма напряжения с выхода первого0-триггера 0,; на Фиг. 4 г - циклограмма сигнала с усилителя 1 преобразованного в фазовом модуляторе;на фиг, 43 - циклограмма напряжения с выхода второго 2 -триггера О,на фиг. 4 8 - циклограмма положительного компенсирующего напряжения +0,.на выходе интегратора; на фиг. 4 Ж -то же, отрицательного - О,Отметим, что на Фиг. 4 а, 8, 5 и8 приведены осциллограммы для случая запаздывающего сигнала,на Фиг. 4 а, г, д и ж. - то же, дляслучая опережающего сигнала,Устройство содержит компаратор1, опорный генератор 2, измерительную головку 3, усилитель 4, Фазовыймодулятор 5, первый инвертор б, первый 3 -триггер 7, второй инвертор 8,второй 0 -триггер 9, третий инвертор10, четвертый инвертор 11, интегратор 12 с информационным выходом 13,причем вход компаратора 1 соединенс первым выходом опорного генератора2, второй выход которого соединен спервым входом измерительной головки3, выход измерительной головки 3"соединен с входом усилителя 4, выходкоторого соединен с инвертирующимвходом Фазового модулятора 5 неинвертирующий вход последнего подключен к первому выходу опорного генератора 2, выход фазового модулятора5 соединен с входом первого инвертора 6, выход которого соединен с-текущее время,напряжение сигнала с усилителя 4 изменяется по закону 0,=О з 1 п я ,где О,п, - амплитуда напряжения;- фазовый сдвиг между сигналами генератора и усилит еля,40 или 30 ь 1 пд 171 с в причем угол ( близок к 71 /2 и не является постоянной величиной, а зависит от многих Факторов.Допустим, что=1(1 ы с,где 1 - входное сопротивление усилителя;63 - круговая частота генератора;с - емкость зонда, зависящая отначальной установки и егодиаметра.55 В соответствии с Фиг. 2 имеем 50 з 1 п дзюпу = 0 Г --.10,-20 пОп, СсэЦДР 57570 2входом 1 установки в "0" и информационным входом П первого 2 -триггера7 и входом второго инвертора 8, выход которого подключен к входу син 5 хронизации С второго Э -триггера 9,вход третьего инвертора 10 соединенс выходом компаратора 1, а выход -с входом синхронизации С первого 1) -триггера 7 и входом четвертого ин 10 вертора 11, выход которого подключенк входу 1 установки в н 0 и информационному входу 13 второго 3-триггера9. Выход первого О -триггера 7 подсоединен к положительному входу, а15 выход второго 2 -триггера 9 - к отрицательному входу интегратора 12,выход которого 13 подключен к второму входу измерительной головки 3,Устройство работает следующим об 20 разом,При изменении напряжения опорного генератора 2 по закону1257а в соответствии с фиг. 3эво =0,Б ,2 О О щ, с а 5 юЬПри уменьшении амплитуды сигнала51, до нуля в обоих случаях зп "уменьшается до нуля, следовательно,и д" уменьшаетсядо нуля, при этомамплитуда разностного сигнала 1 свыхода усилителя 4 становится равной 10Так как фазовый модулятор 5 управляется раэностным напряжением, тона его выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов,"двинутая на угол + или - по отношению к опорному напряжению, формируемому на выходе компаратора 1.Для случая запаздывающего сигналав момент 1 (фиг. 1, 4(О,о, ) припереходе напряжения на входе первого 20инвертора 6 с логической "1" на логический 0 на входах 1 и 0 3 -триггера 7 устанавливается логическаян н1 , при этом на его выходе сохраняется логический 0".25В момент т, при переходе напряжения на входе третьего инвертора 10с логической "1" на логический "0"на входе синхронизации. 0-триггера7 устанавливается логическая "1",при этом на его выходе устанавливается напряжение 1) соответствующее11 1,логической1 " .В момент 1 при переходе напряжегния на входе первого инвертора 6 слогического "0" на логический "0"35на входах 1) и 1 и выходе 0-триггера7 устанавливается напряжение, соответствующее логическому 0.Таким образом на выходе 2 -тригге 40ра 7 формируется импульс длительностьюг1В результате интегрирования импульса 45 напряжения на выходе 13 интегратора 12 увеличивается положительное ком-. пенсирующее напряжение + 1 (фиг. 4 ). При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя 4 уменьшается, что приводит к уменьшению угла запаздыванияУказанный процесс повторяется в течение нескольких периодов, пока длительность импульса запаздывания несведется к нулю, прекратится процесс 55интегрирования и изменения компенсирующего напряжения. Формированиеимпульса опережения на выходе Э -триг 570 4гера 9 в случае .неизменения полярности поверхностного потенциала осуществляется аналогично, но с участием инверторон 8 и 11. При этом импульсы опрежения подаются на входинтегратора, в результате их интегрирования на его выходе формируется отрицательное компенсирующее напряжение - Б (фиг. 42, 3 , ж ). Таким образом, при полной компенсации поверхностного потенциала любой полярности, предложенное устройство обеспечивает равенство нулю угла , а компенсирующее напряжение, снимаемое с выхода 13 интегратора 12, взятое с противоположным знаком, равно поверхностному потенциалу.Ф о р м ул а и з о б р е т е н и яИзмеритель поверхностного потенциала, содержащий компаратор, опорный генератор, измерительную головку с измерительным зондом, усилитель и интегратор, причем вход компаратора соединен с первым выходом опорно-. го Генератора, второй выход которого соединен с первым входом измерительной голонки, выход измерительчой головки соединен с входом усилителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности измерения поверхностного потенциала путем исключения его зависимости от сдвигов фаз сигналов, в него дополнительно введены четыре иннертора, дна 2 -триггера и фазовый модулятор, а интегратор выполнен двухнходовым, причем неинвертирующий нход фазового модулятора соединен с первым выходом опорного генератора, иннертирующий вход соединен с ныхо=. дом усилителя, а выход соединен с входом первого иннертора, выход первого иннертора подключен к входу К установки в 0", информационному входу 3 первого 3 -триггера, а также к входу второго инвертора, выход которого соединен с входом синхронизации С второго 1)-триггера, вход третьего инвертора соединен с выходом компаратора, а выход подключен к входу синхронизации Оперного 2 -триггера и к входу четвертого иннертора, выход которого соединен с информационным входом Р и входом Р установки и 0" второго О-триггера, выход второго 2 -триггера соединен с отрица1257510 с вто- голов(С 1 Ус. 5 Лгг Составитель Пер Техред Л,Олейни едактор М.Келеме ректор С.Черн Заказ 4914/ ис Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 тельным входом интегратора, положительный вход которого подключен квыходу первого 3 -триггера, а инор 1 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобре 113035, Москва, Жмационный выход соединен рым входом измерительной ки,28 П го комитета ССС ний и открытий Раушская наб