Способ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике

)4 С ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИДЕТЕПЬСТВ К АВТОРСК 2(71) Научно-исследовательский инсттут высоких напряжений при Томскомполитехническом институтеим, С.М. Кирова(56) М 1811 огу А. Товряэп Б.Р. А.попс 1 еясгцсг 1 че ассопяг 1 с е 1 есгг 1 сГ 1 еИ ргоЬе - ,1. Арр 1. РЬуя, 1980ч. 51, 11" 1, р.р. 479 - 485,Авторское свидетельство СССРВ 890274, кл. С 01 К 29/24. элек торую НЕРА И ЭЛ ЗЛЕК ение ески ежэ мо хожд через я этой ве н ния щи Изобретение относитсянию электрических величик измерению внутренних эполей в твердых диэлектрЦель изобретения - упрощение исокращение времени контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике,Способ осуществляют следующим образом.Исследуемый диэлектрик помещаютмежду двумя электродами без зазора и воздействуют импульсами деформации на один из электродов, измеряя к измерен, а именно лектрических иках.(54) СПОСОБ НАПРЯЖЕННОСТ В ТВЕРДОМ ДИ (57) Изобрет нию электричк измерению ких полей вЦель изобретРУЦЙВЗЕГО КОНТРОЛЯ КТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ РИКЕотносится к измере величин, а именно енних электричесых диэлектриках.упрощение и сокр 801531029 А 1 щение времени измерения величины электрического поля в объеме диэлектрика. Для этого исследуемый диэлектрикпомещают между двумя электродами беззазора и на один иэ них воздействуютимпульсом деформации. Регистрируютмежэлектродную разность потенциалов,характеризующую электрическое полев объеме диэлектрика. Новым является то, что на тот же электрод, на который воздействуют импульсами деформации, подают постоянное напряжениедо достижения компенсации электрического поля в исследуемой области рика между потенциалами, коиксируют по равенству нулютродной разности потенциаловт времени, соответствующийению импульсов деформациисследуемую область. Величинунности электрического поляобласти определяют как отноомпенсирующего напряжения кдиэлектрика, 3 ил. при этом возникающую на электродахразность потенциалов, характеризующую распределение напряженностиэлектрического поля в объеме диэлектрикаДля определения величины напряженности электрического поля в определенной исследуемой области гиэлектрика на тот же электрод, на которыйвоздействуют импульсы деформации,подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрическогополя в исследуемой области диэлектрика, крторую фиксируют по равенствунулю межэлектродной разности потенци 1531029.алов в момент времени, соответствующий ,прохождению импульса деформации черезисследуемую область. Величину напряженности электрического поля в ней5определяют как отношение компенсирующего поля к толщине диэлектрика.Согласно предлагаемому способунеразрушающего контроля напряженностиэлектрического поля в твердом диэлектрике величина напряженности электрического поля определяется непосредственно по результатам измерений и нет необходимости дополнительного восстановления формы импульсадавления и измерения диэлектрической проницаемости, сжимаемости искорости звука в исследуемом диэлектрике.На фиг, 1 приведена структурная 20схема устройства для реализациипредлагаемого способа; на фиг. 2временная зависимость разности потенциалов между электродами для образца - "сэндвича" из полиметилметакрилата (ПММА), заряженного в коронном разряде; на фиг3 - распределение электрического поля в этом образце, полученное с помощью предлагаемого способа.Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1), содержитисточник 1 импульсов деформации,образец 2 из твердого диэлектрика, помещенный между двумя металлическими электродами 3 и 4, предусилитель 5 и запоминающий осциллограф Ь.1.Производится контроль электрического поля в образце из ПММА, заряженном в поле коронного разряда.Для зарядки образца две пластины иэ ПИМА толщиной 1 мм помещают на заземленный металлический электрод. Над поверхностью пластин на расстоянии 5 мм размещают многоострийный электрод, на который подается высокое постоянное напряжение 0 = 12,5 кВ. При этом вблизи многоострийного электрода зажигается коронный разряд,4а на поверхности пластин образуется положительный заряд. После выдержки пластин в поле коронного разряда в течение 10 мин напряжение отключается, а заряженные пластины склады - ваются поверхностями, обращенными к многоострийному электроду. Таким образом получают образец твердого диэлектрика с созданным в его объеме электрическим полем. Затем такой образец - "сэндвич" помещают между электродаии 3 и 4 (фиг. 1) - при этомтолщина образца ориентирована пооси Е.На электрод 3 от источника 1 подается импульс деформации, которыйперемещается в объеме образца 2 соскоростью звука (для ПЛЯЖА скоростьзвука С = 2,5 10 м/с). При перемещении импульса деформации по образцу2 между электродами 3 и 4 создаетсяразность потенциалов, характеризующая электрическое поле в образце,которая регистрируется с помощьюпредусилителя 5 и запоминающего осциллографа 6. Измеряемая разностьпотенциалов между электродами связана с величиной электрического поляв диэлектрике и воздействующим импульсом деформации соотношениемсФБ(С) = (2-1/Е х 3 Р(2)Е(2)с 2,(1)огде 0 ( С) - временная э ависимостьразности потенциаловмежду электродами;и х - диэлектрическая проницаемость и сжимаемостьтвердого диэлектрика соответственно;Р(2) - воздействующее давление; Е(Е) - электрическое поле вдиэлектрике;С - скорость звука в диэлектрике.На фиг. 2 (кривая 1 ) приведена временная зависимость разности потенциалов, получаемая для образца -сендвичаДля определения напряженности поля в первой половине образца - "сэндвича" на электрод 3 подается постоянное напряжение (7,), величина и полярность которосо выбираются таким образом, чтобы электрическое поле в первой половине образца йолностью компенсировалось полем, создаваемым приложенным напряжением: Е,(Е) = Е , . В этом случае критерием полной компенсации поля в первой половине образца - "сэндвича" является отсутствие разности потенциалов между электродами 3 и 4 в первой половине образца при воздействии на электрод 3 импульса деформации (фиг. 2, кривая 2). Искомая величина напряженности электрического поля в первой половине образца определяется непосредственно по результатам измерения: Е,(2 ) = -Ч О /Ь,5 153 где Ч,- компенсирующее напряжение; Ь " толщина образца - "сэндвича". Напряжение, при котором происходит полная компенсация поля в первой половине образца, равна Ч, = +4000 В. Таким образом, при толщине обраэца - "сэндвича" 2 мм напряженность электрического поля в первой половине об 4000 Вразца К------ = -2 10 В/и =2 10 м-2 кВ/мм. Для определения величины поля во второй половине образца - сэндвича он поворачивается нао180 и повторяются описанные операции.Распределение электрического поля в образце - "сэндвиче", заряженном в коронном разряде, приведено на фиг. 3.Предлагаемый способ позволяет существенно упростить процедуру контроля электрического поля в твердых диэлектриках, сокращая при этом время измерений.ф о р м у л а изобретенияСпособ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в1029 6твердом диэлектрике, размещенном между двумя электродами без зазора, заключающийся в воздействии импульсовдеформации на один иэ электродов, 5измерения возникающей при этом межэлектродной разности потенциалов,характеризующей распределение напряженности электрического поляв объекте контроля, и обработкерезультатов измерения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времениконтроля, подают постоянное напряжение на тот же электрод, на которыйвоздействуют импульсы деформации,достижения компенсации электрическогополя в исследуемой области диэлектрика между электродами, которую фикси руют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в моментвремени, соответствующий прохождениюимпульса деформации через исследуемую область, и определяют величинунапряженности электрического поля висследуемой области как отношениекомпенсирующего напряжения к толщинедиэлектрика.