Способ определения параметров кристаллов при одноосном сжатии в электрическом поле

(5)5 0 01 Я 27/2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕЛЬСТВ фии А,В ри Ю.И, Кр(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КРИСТАЛЛОВ ПРИ ОДНООСНОМСЖАТИИ В. ЭЛ Е КТРИЧ Е СКОМ ПОЛ Е(57) Изобретение относится к способам определения параметров материалов при их деформации, Цель изобретения - расширение информативности способа испытания образцов нэ сжатие. На испытуемый образец с помощью контактов 4,5 одновременно подают постоянное напряжение источника 1 постоянного напряжения и от генератора 7 через разделительную емкость 8 - переменное напряжение и в процессе сжатия пуансонами 2, 3 с помощью двигателя 20 регистрируют на делителях 15 - 18 с помощью регистра 19, Параметры образца измеряют с помощью источника 10 светового потока, скрещенных поляроидов 11, 12, анизотропного кристалла 13, фотоприемника 14, 3 ил,Изобретение относится к способам определения пэраметров материалов при их деформации и может быть использовано для определения проводимости и диэлектрической проницаемости материалов, а также зависимости величины механических напряжений в образцах от степени их деформации при одноосном сжатии,Цель изобретения - повышение информативности измерений,На фиг.1 изображена блок-схема устройства для осуществления способа определения параметров материалов при одноосном сжатии в электрическом поле.На фи,1 обозначено: исследуемый образец 1, верхний и нижний пуансоны 2, 3, верхний и нижний электроды 4, 5, камера 6 из оргстекла с изолирующей средой, источник 7 высокого напряжения, генератор 8, разделительная емкость 9, источник 10 светового потока, скрещенные поляроиды 11, 12, анизотропный кристалл 13, например кубик кварца, фотоприемник 14, резисторы 15, 16 активного делителя, конденсаторы 17, 18 реактивного делителя, регистратор 19, двигатель 20 перемещения верхнего пуансона,На фиг.2 - электрическая цепь образца, На фиг.2 обозначены активные сопротивления (Я,) 21, 22 образца и окружающей изолирующей среды (йс), емкости 23,24 образца Ск и среды С; на фиг,3 - эависимо.-и изменения падения напряжения на нагрузках 25 и 26 при уменьшении зазора между электродами пуансонов, находящихся в изолирующей среде(кремнийорганическое масло) без образца, и в изолирующей среде с образцом кристалла йаС, соответственно кривые 27 и 28.Способ осуществляется следующим образом.Измеряемая высота (д) и площадь торца (Я) образца 1. Верхний пуансон 2 отводится от нижнего пуансона 3 так, чтобы расстояние между верхним 4 и нижним 5 электродами было равно высоте образца. В камеру 6 заливается изолирующая среда (например, кремнийорганическое масло), образец между электродами отсутствует. Включается источник 7 высокого напряжения и генератор 8, связанный через разделительную емкость 9 с нижним электродом 5. Затем включается источник 10 светового потока, световой поток проходит через скрещенные поляроиды 11, 12 и анизотропный кристалл 13, попадая на фотоприемник 14. С активного делителя на резисторах 15, 16 и реактивного делителя на конденсаторах 17, 18 регистрируются падения напряжения регистратором 19, Определяют емкость С, и сопротивление среды Й между электродами пуансоновпо формулам5 о ОсевСс --С 16 (1)В,о =(О/ф) В 16, (2)Со Согде Ос 16, О 16 - гадения напряжения наконденсаторе 18 и резисторе 16 в цепи ячейки с изолирующей средой без образца;О, О - постоянное и переменное напряжения, подаваемые на электроды.15Затем можно найти диэлектрическуюпроницаемость (к, ) и удельное сопротивление (р ) изолирующей среды между элект- родами СО Ос 16 С 18 б20(4) 50 25о огде Со, Вс - емость и сопротивление зазора между электродами без образца;е о - диэлектрическая постоянная;б - высота образца;Яо - площадь электрода на торцепуансонов.Отключают высокое и переменные напряжения. Между электродами ставится образец материала. Подводится веохнийпуансон 2 до полного соприкосновенияэлектрода 4 с образцом, Включается источник 7 высокого напряжения и генератор 8.Измеряются падения напряжения на рези"о "осторе 16 О 16 и конденсаторе 18 О 16, При 40 Коэтом емкость Ссо изолирующей среды скристаллом станет равнойс, =с 1(5) 45 где Бо, Я - площади электродов и торцаобразца, соответственно.Начальная емкость С и сопротивлениеВо кристалла определяют по формулам(7)Из (6) и(7) по известным формулам можноопределить начальную проводимость( оф ) и диэлектричес к, ю и рани цаемость ( г ) образца до начала активного сжатия.".61) 11(эи дэбе л,11 "г 11н Г 1 сэСто:(1 НОл 1 Э,; Ос З С . ",ОЛЕ ( 2 ;9 От ВЕЛИ" И,. (."НС о3ЕН(;11 ПЕ,"ЕЛ 1 Е 11 ного напгя ен 1(я.; Ппс 1 оя(11(ел у( п= 30 . 5 10 1)Тк 11; о -.,.пог.,бз изМЕРЕНИЯ С ПС"1 ОШ О Л 11 П О УС РО( Сгна ПО В О Л Я Е П 1 ,; Р,г С Л;1 т, 01 О Л Н 111 Е Л Ь Н О д 1,лекг и,ес :кэ .1 ро 1111 асл 1 .с 1 нс 11 и те 1 ь 11 ость(- 1, е 1(ср 35;/. и,эо(од(1 мость м гс р 1 а 1 а обрз эцов с чунствительн;1 сть( эп крайней мере до 0,1; НаРЯДУ С В Л 1(И(1 Г й МЕ Г(Н,ЧЕСКИХ НаПРЯжЕ- ний н с 1 Гл,еме к 1 1 вон пр:1(т д форлэ циисъоп.,ла 1 з эбр-тенияСпособ Опредо (е -и.-. параметрон кристаллов при Одноосном сжатии в электрическом поле, закл.очак 1 щийся н том что 45 помещаюг исслед,ем(11 кристалл н я,идкуюизолиру(1 щу,о сред 1, грсад (ваюэ -, кристаллу г,:стоячное злск;1 1(еское напряжение н заданнол 1 аправлс;"1, су(ц;:сэ гляют одноосное сж; тие кристалла с по 11(эгц 1,1 о пу ансонов и измор лог сго па 1 элетры при сжатии, отл ича ющи й с я тем, что, с целью повышения инес,-,л 1 ат нности измерений, перед началом из",ереи 11 Опредсл 1 ют высоту ооразца, приклад в ют к испытуемому 5 кристаллу сонмес с с посгоянныл 1 переменное электрическое напряжение с амплитудой, меньшей величины посто:нного НаПряжОНИЛ РЕГИ.(р Г 1 т ЛК(ИННУ(О и ОЕ- аКтИВНУЮ КОЛПОНЕНТЫ ПаДЕНис ЧаПРЯжв 11 ИЯ Ос 1 в Собщ где Ь с) - изменение высоты образца;Йобщ, Собщ - СУММаРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕи емкость; 5Л Собщ, Л г 1 общ - их изменения,поэтому при уменьшснии расстояния междупуачсонами без образца ( (с 1 з уменьшается,а 01 б увеличивается. Причем эти прямые 25,Здтвм ВЫбИраЕТСя СКОГ 10 сгь СжаТИя Я,включается двигатель 20 перемещения верхнего пуансона 2 и начинается 11 роцесс акгивного сжатия образца1-1 а регистраторе19 регистрируют падения напряжения нарезисторе 16 (О 1 б) и конденсаторе 180Емкость СРи согротивлени". ВГ- ь требуеЛмые моменты времени опредегяют по формуламЛ С 1 я Ьс)(5 о - 5 )СГ =.= Ос в-Ос 1 в,- у ,8)Ц ( 1 зо Г -Чд)й =,Ос О 816М (о-ЧЛтРс 16 (С -4 Т)-Ю 16(Бо - ".)(Я)ГДЕ Л; - ПРОМЕжУТС,К ВРЕ(ДЕНИ От НаоЭЛасжатия.д 1Диэлектрическую гро(ицаемссть е(,61и проводимость О(, находят из вь раженийЛС С 1 С 1 В 1 Л- Ссо Г 1 (50 Ьсе - йпз 101д ор и 1(а члц (э,ць )ДФ,Р, О км (О:(7 ХЦ 1В отличие от выражений 10, 11 в формуле изобретения принять ичь(е обозначенияВ б. - . Р; О 16 =- Оя; С . С; О,: в - Ос и сс ненно вытекающие прсзчодн 1 е обозначения от этих зна 1 ений,Рассмотрим электри 1 ескую сх"му цепиобразца 1 (см,фиг.2). Образец можно представить эквивалентной схемой в виде гараллельного соединения сопротивленийматериала образца К (2) и окружаощей"осреды Яс (22), а также емкости образцаоС 1( (24) и окружаю(ц;и изолирую(цей средыСс (24,.На фиг.З кривые 25, 26 показывают зависимости изменения падения напряженияна нагрузках, соответственно резисторе 16и конденсаторе 18, при сближении электродов в изолирующей среде,При этом ЛО 1 В Лсобщ ЛД Лр,б ЛВ,.( 26 образуюг с о:;ь(о абсцисс угол 45, Если между пуансонами поместить кристалл 11 аС 1 высотой 1,5 см, Яо = 0,25 см", то сооти".тстнующие зависимости имеют нелиней н 111 характер (кризые 27, 28) за счетизл 1 енения с унеличечием дефсрмации про- ВОДИЛ 1 ОСТИ (У) И ДИЭЛЕКТР 1 ЧЕСКЭЙ ПРО(1 ИЦаомосги (с) матер 1 эла образца. 10 / мплитуда пе;.:емсного напряже;1 ияныбираеэс,я 1 е более 1(1" от вели(инь 1 по( т ос;нного аг(; 1 л так как при больших вели( э(с е." . (нсго напряжения в об"Составитель В,СтепанкТехред М,Моргентал ктор О.Спесивых Корректор С.Шекм Заказ 186 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 на испытуемом кристалле, по окончании сжатия устанавливают пуансоны на расстоянии, равном первоначальной высоте образца, и измеряют сопротивление и электрическую емкость между пуансонами, проводимость о и диэлектрическую проницаемость я испытуемого кристалла рассчитывают по формуламаМ (а - ЧДт) - О В(Я. - Як)3.кр ЦВ где О - высота испытуемого кристалла досжатия;р; удельная проводимость жидкойизолирующей среды; 0 р - падение напряжения на активной нагрузке ВС в цепоч в момент регистрации параметров образца;Ч - скорость сжатия образца;Л т - промежуток времени от начала сжатия до момента регистрации параметров образца;0,0 - величины постоянного и переменного напряжений;В - сопротивление ВС-цепочки обраэЯ - площадь пуансонов;Як - площадь торца испытуемого криС - емкость ВС-цепочки;е - диэлектрическая постоянная; ф соО ,0,- падение напряжения на емсти ВС-цепочки в момент регистрации, при 20 сжатии образца и при отсутствии образцамежду электродами, В.