Способ определения постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектрика и устройство для его осуществления

( 9) 1 В 29/ 5) ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ИЗОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР К 1465819, кл. 6 01 й 29/12, 1989.Автсрское свидетельство СССР М 670907, кл. 6 01 й 29/12, 1979,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА ДИЭЛЕКТРИКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к определению электрофизических свойств диэлектрических материалов, и может быть использовано для опредсления постоянной времени релаксации обьемного заряда диэлектриков, например диэлектрических жидкостей, Цель изобретения - расширение области применения способа, Для измерения постоянной времени релаксации объемного заряда исследуемым диэлектриком 1 заполняют и ространство между двумя плоскопаралл нпокаег К АВТОРСКОМУ СВИ ми электродами 2 и 3, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика 4 с проводимостью много меньшей, чем у исследуемого, и прикладывают к электродам постоянное напряжение от источника 6, Вычислительный блок 8 при этом определяет постоянную времени изменения напряженности электрического поля е, измеряемой с помощью датчика 7 у поверхности электрода 2. Благодаря измереию начального значения напряженностиля в момент приложения с помощью бло 13 выборки-хранения и перемноженияо с те перемножителем 14 достигнута, возожность определения постоянной времени релаксации объемного заояда диэлектриков с неизвестной диэлектрической проницаемостью. Реализующее способ устройство содержит также перекгпочатель 5, пороговые блоки 9 и 10, преобразователь 11 интервала времени в напряжение, блок 12 управления, ключ 15, индикатор 16. 2 с, и 1 з,г,. ф-лы, 1 ил,8Изобретение относится к алектроизмерениям, в частности к определению электрофизических свойств диэлектрическихматериалов, и может быть использовано дляопределения постоянчой времени релаксации объемного заряда диэлектриков, например диэлектрических жидкостей.Цель изобретения - расширение области применения на диэлектрики с неизвестной диэлектрической проницземостью. 10Сущность способа состоит в следующем.Исследуемый диэлектрик помещаютмежду плоско-паралдиьными злектроцами, хотя бь один из которых покрыт слоем 15вспомогательного дизнект рика с и ренебрежимо малой по сравнению с иссуЗедуемымэлектропроводностьо и диэлектрическойпроницаемостью я,К электродам прикладывают постоянное напряжение О, измеряют величину напряженности поля Ео на электроде,покрытом вспомогательным диэлектриком,в момент приложения напряжения О, а также измеряют постоя н нуо времени те измеиения напряженности поля на том жеэлектроде,По измеренным величиизм, зная толщину вспомогательного диэлектрика, вычисляют искомую постоянную времени 1. ЗОПри приложении постоянного напряжения к электродам в мвкзлектродном пространстве возникает электрическое поле,напряженность которо о а каждом из,слоев 35зависит от их толщин и диэлектрическихпроиицаемостей. Пусть толщина слоя исследуемого диэлектрика равна Н , суммарная толщина слоев вспомогательногодиэлектрика равна Нг, диэлектрическая 40проницаемость исследуемого диэлектрикае 1, прилокениое к электродам нзпояжевиеО. Тогда величина скачка напряженностиполя Ео во вспомогательном диэлектрике ина прилег;пощем к нему электроде в момент 45включения напрякения ОО-- (1)ЕН 1+ Н 2йПосле включения напряжения О за счетзлектропроводимости исследуемого диэлектрика в нем под влиянием поля начинаетпротекать электрический ток, плотность которого ) пропорциональна напряженностиполя Е 1 в этом диэлектрике и его удельнойобьемной злектропроводимосги у.3:= у Е 1 (2)В соответствии с законом сохранениязаряда иа границах раздела диэлектриковформируются поверхностные заряды, по верхностная плотность которых равна о .Процесс формирования этих зарядов описывается дифференциальным уравнением дп-У - =) =-УЕ 1 Решение этого дифференциальногоуравнения с учетом граничных условий.(1 -фф ) где те - постоянная времени изменениянапряженности поля, равная а = (+ -- ,) С) Подставляя в(7) выражение для с 1, полученное из (1),ГН 1 ЕойО-ЕоНг(9) Отсюда определяется постоянная времени т ЕоН 2т =теО(10) Величина те может быть определена как при возрастании иапрякенности поля у электрода, так и при убываии после замыкания между собой электродов.На чертеже приведено устройство, реализующее способ. и связи напряжения О с напряженностями полей в диэлектриках0 = Е 1 Н 1+ ЕН 2 (5) дает выражение для напряженности Е ао вспомогательном диэлектрике и, соответственно, на прилегающем электродеУстройство содержит исследуемый диэлектрик 1, плоско-параллельные электроды2 и 3, вспомогательный диэлектрик 4, переключатель 5, стабилизированный источник6 напряжения, датчик 7 напряженности 5электрического поля, выполненный в видеизолированного ат электрода 2 металлического электрода, вычислительный блок 8,включающий в себя пороговые блоки 9 и 10и преобразователь 11 интервала времени в 10напряжение, блок 12 управления, блок 13взятия выборки и хранения,перемножитель14, ключ 15 и индикатор 16,Устройство работает следующим образом. 15В исходном состоянии пластина (электрод) 3 через переключатель 5 соединена скорпусной шиной, По команде блока 12 управления через переключатель 5 на электрод 3 подается напряжение от источника 6, 20Одновременно блок 13 по команде блока 12 управления запоминает начальноезначение выходного напряжения датчика 7.пропорциональное Ео. В дальнейшем напряженность поля у электрода 2 экспоненциально возрастает.После достижения установившегосязначения напряженности поля Е по сигналублока 12 переключатель 5 замыкает электрод 3 на корпус. Напряженность поля на 30электроде 2 и, соответственна, выходноенапряжение датчика 7 экспоненциальноуменьшается. При этом последовательнасрабатывают пороговые блоки 9 и 10, отмечая моменты времени достижения напря 35женности электрического поля Е и Е .1 11На выходе блока 11 формируется напряжение, пропорциональное ге, в соответствии с формулойй ге -1 п - Е где Лт - интервал времени между момента-, 45ми достижения заданных уровней Е и Е .На выходе перемножителя 14 в соответствии с (10) формируется сигнал, пропорциональный Г, который через ключ 15 после срабатывания второго порогового блока, т,е. после завершения формирования сигнала на выходе блока 14, передается на индикатор 16, отградуированный в значениях постоянной времени т .Таким образам, благодаря измерению напряженности поля Ео на электроде в момент непасаедстеенно после подачи напряжения достигнута возможность определения г для диэлектриков с неизаестной заранее диэлектрической проницаеМОСТЬ 10.Формула изобретения1. Способ определения постоянной времени релаксации обьемното заряда диэлектрика. согласна которому исследуемым диэлектриком заполняют пространство между плоско-параллельными электродами, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика с электрической проводимостью много меньшей, чем у исследуемого, к электродам прикладывают постоянное напряжение 0 и измеряют постоянную времени г изменения напряженности электрического поля на покрытом вспомогательным диэлектриком электроде, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения на диэлектрики с неизвестной диэлектрической проницаемостью, измеряют напряженность поля Ео на покрытом вспомогательным диэлектриком электроде в момент приложения постоянного напряжения, а постоянную времени г определяют по формулеЕоН Т = ГГ --где Н - толщина слоя вспомогательного диэлектрика2. Устройство для определения постоянной времени релаксации сбьемнаго заряда диэлектрика, содержащее два плоско-параллельных электрода, хотя бы адин из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика с 11 раводи 1 лостью много меньшей, цел у исследуемоа диэлектрика, источник напряжения, через кл 1 оч подключеннь й к эт,ектродам, датчик напряженности электрического поля, расположенный на покрытом вспомогательным диэлектрикам электроде, соединенный с вычислительным блокам, индикатор и блок УПРаВЛЕНИЯ, СОЕДИНЕНнЫй С УПРаВЛЯ 1 аЩИМ входом кл 1 оча, а т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью расширения области применения, в него введены перемнажитель и блок выборки-хранения, вход которого соединен с датчиксм напряженности электрического поля, управля 1 ащий вход - с блоком управления, а вьхад - с первым входам леремнажителя, второй вход которого соединен с выходом вычислительного блока, а выход соединен с индикаторам.3. Устройства па и. 2, а т л и ч а ю щ е ес я тем, что вычислительный блок выполнен1597020 Составитель В.МаксименкоРедактор В,Бугренкова Техред М,Моргентал Корректор В,Гирняк Заказ 4304 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ун,Гв,крича 101 в виде двухпороговых блоков, входы кото. рых соединены параллельно, а выходы под" ключены к входам преобразователя интервала времени в напряжение,