Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления листовых материалов

Сеюз Соаетскнк Сфцналнстнческнк Республнк(22) Заявлено 0401.78 (21) 2584180/18-21с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 300580. Бюллетень Мо 20Дата опубликования описания 05. 06. 80 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к измерительной технике и.может быть использовано при изучении электроАизических свойств листовых материалов.5. Известно трехэлектродное устройство для измерения удельного сопротивления диэлектриков, включающее в себя, высоковольтный, измерительный. и охранный электроды 1.10Плоский образец материала заключается между высоковольтным электродом с одной стороны и измерительным и охранным электродами с другой стороны образца. Высоковольтный электрод присоединяется к зажиму питания, в цепь измерительного электрода включается индикатор тока, а охранный электрод заземляется. Охранный электрод охватывает с постоянным зазором измерительный электрод и служит для выравнивания электрического поля между измерительным и высоковольтным электродами и отвода тока поверхностной проводимости и токов объемной проводимости в краевых областях образца на землю так, чтобы они не регистрировались иэмерительньвл прибором.Однако, если соответствующее сопротивление индикатора тока, включенного в измерительную цепь, соизме-1римо с сопротивлением образца, то за счет возникающей при измерении разности потенциалов между измерительньм и охранньи электродами часть 1 по-. лезного тока теряется, ответвляясь от измерительной цепи в цепь охранного электрода. Путем трех независимых измерений при различных вариантах подключения электродов в измерительной схеме можно определить искомое сопротивление образца. Но при этом в результат измерения входит неизвестная величина переходного сопротивления контактов между электродами и образцом, завышающая данные об электрическом сопротиэлении материала.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее в це пях измерительного и охранного электродов резисторы 2.Величины резисторов могут быть подобраны так, чтобы отношение сопротивлений охранной и измерительной цепей было обратно пропорционально отношению площадей соприкосновения соответственно охранного и измерительного электродов. сли образец не выступает эа край охранного электродаи отсутствуют токи поверхностной проводимости, то индикатор тока, включенный в цепь измерительного электрода,будет регистрировать ток через рабочую часть образца.5Измеренная величина сопротивленияпри этом также содержит искомое сопротивление образца и переходное со"противление контакта между электродами и образцом. В том случае, когдаобразцы имеют большие размеры, баланстоков в измерительной и охранной цепях нарушается вследствие того, чток току через участок образца, ограниченный охранным электродом, добаьляется ток эакраин, вклад которого тем 15больше, чем больше выступающая эа пределы охранного электрода часть образца, Аналогичное влияние оказывает и .ток поверхностной проводимости, вособенности, если последняя выше объ Оемной проводимости.Недостатки этого устройства заключаются в наличии погрешности измерений за счет шунтирующего влияния занраин образца, приводящего к разбалансу токов в цепях измерительного иохранного электродов, а также в нали- чии погрешности за счет переходногосопротивления контакта между электро-дами и образцом, входящего в результат Измерения. Кроме того, применениеэтого устройства для неразрушающегоконтроля листовых материалов ограничено трудностями соосного размещенияэлектродов на противоположных поверхностях листовых материалов большой 35площади, При наличии трехмерной аниэотропии электросопротивления материала с помощью данного устройства можно получить информацию только об одной составляющей удельного сопротив "лейия, аименно, внаправлении к поверхности листа.Цель изобретения - повыаение точности. измерения составляющих удельного сопротивления в плоскости листа 45посредством пространственного выделения и измерения тока через выбранныйучасток образца.Поставлейная цель достигается тем,что в устройстве для нераэрушающегоизмерения удельного сопротивлениялистовых материалов трехэлектродиымметодом, содержащим высоковольтный,измерительный и охранный электроды,подключенные к источнику питания, индикатор тока в цепи измерительного 55электрода, индикатор напряжения и переменные резисторы в цепях измерительного и охранного электродов, все электроды размещены на одной стороне листа, охранный электрод выполнен иэ двухиодинаковых частей, расположенных наодной линиис измерительным электродом к охватывающих его с. двух сторонс "равйьЭе зазорами, а в промежутке между высоковольтным и измерйтельньи электродами на поверхности образцаустановлены подключенные к индикато-.ру напряжения потенциальные зонды,два из которых расположены на прямой,проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему, и не менее двух зондов в , параллельно линии, соединяющей измерительный и охранный электроды. При этомэлектроды выполнены из эластичногоэлектропроводящего материала, например, из электропроводящей резины.Йа фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - распределение электрического поля междуэлектродами,Устройство содержит высоковольтный1 и измерительный 2 электроды, охранный электрод 3, потенциальные зонды4-7, индикатор 8 напряжения, индикатор 9 тока, переменные резисторы 10и 11,Один из зондов 4-6, установленныхпараллельно линии размещения измерительного и охранного электродов, расположен напротив середины измерительного электрода, а два других - напротив каждой из частей охранногоэлектрода симметрично с первым зондомотносительно середины зазора междуизмерительным и охранным электродами.При использовании .только двух зондов (например, 4, 5) переменный резистор 11 отсутствует.Возможны и другие варианты включения переменных резисторов, Зонды 7устанавливают на отрезке прямой, проходящей через середину измерительногоэлектрода перпендикулярно к нему.Выполнение электродов из эластичного электропроводящего материалаобеспечивает равномерный контакт споверхностью по всей площади электродов.Устройство работает следующим образом.После включения питающего напряже,ния постояяного тока с помощью переменного резистора 11 по индикатору8 напряжения добиваются нулевой разности потенциалов между зондами 4-6,Затем с помощью переменных резисторов10 добиваются нулевой разности по(тенциалов между зондами 4 и 5 или 5и 6. Этим достигается выравниваниеэлектрического поля в пределах участка образца, ограниченного зондами4 и 6. Однородность поля в рабочем промежутке между электродами 1 и 2 является основным условием пространственной развязки тбков в измерительной и охранной цепях. Чем ближе установлены зонды 4-6 к внугреннему краю измерительного и охранного электродов, тем меньше при этом"разность потейциалов участков образца под этими электродами и утечки рабочего тока в цепи охранного электрода, тем точнее баланстоков в этих цепях.При этом ток, проходящий через индикатор 9, ограничен полосой материала с шириной( 6 + ь ), где 6 - ширинаизмерительного электрода а Ь - шириР5на зазора между измерительным и охранным электродами.Зонды 7 устанавливают на таком расстоянии от электродов 1 и 2, чтобы линии тока между ними проходили параллельно плоскости листа и равномерно за.полняли его сечение,Индикатор напряжения должен иметьвходное сопротивление не менее,чемна два порядка превосходящее сопротивление участка образца между зондами, к котсрым он подключен. В этомслучае потенциальная цепь практически не потребляет ток и не нарушаетраспределение потенциалов в плоскости образца. Одновременно из результатов измерения исключается контактноесопротивление зондов с поверхностьюобразца.Для измерения разности потенциаловмсжет быть использован источник компенсирующего напряжения с индикаторсм баланса. Измерив ток и разностьпотенциалов между зондами 7, определяют сопротивление участка образцаразмером ( 6 + ь ) Л, где Ь - расстояние между зондами 7,Зная толщину материала, рассчитывают его удельное сопротивление, Приэтом измеренное удельное сопротивление характеризует электрическиесвойства материала в плоскости листа.При наличии анизотропии устройство может быть использовано для измерения составляющих удельного сопротивления материала в направлении осей 40анизотропии, расположенных в плоскости листа,Таким образом, если разместитьэлектроды на одной стороне листа иустановить в рабочем промежутке между ними потенциальные зонды, подключенные к индикатору напряжения с высокоомньж входом, а также включить вцепи измерительного и охранного электродов переменные резисторы, возникает воэможность, изменяя сопротивление одной из этих цепей или обеиходновременно, по нулевому показаниюиндикатора напряжения балансироватьтоки в образце так, чтобы через измерительный прибор проходила только 55та часть полного тока, которая ограничена полосой материала с шириной,равной ширине измерительного электрода и сумме полуширин зазоров междуизмерительным и охранным электродами.После пространственного выделейиятока через рабочую часть образца падение напряжения на ней определяет" ся с помощью зондов, установленных на определенном расстоянии друг от друга вдоль линии тока, и так как измерение разности потенциалов производится практически без потребления тока, то сопротивление контакта зондов с поверхностью образца не вхо- дит при этом в результат измерения,Этим достигается повышение точности измерения составляющих удельного сопротивления в плоскости листового материала.Таким образом, точность измерения сопротивления образца определяется, в основном, точностью балансировки токов в измерительной и охранной цепях.Формула изобретения1. Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления лис товых материалов трехэлектродным методом, содержащее высоковольтный., измерительный и охранный электроды, подключенные к источнику питания, индикатор тока в цепи измерительного электрода, индикатор напряжения и перемен- . ные резисторы в цепях измерительного и охранного электродов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения составляющих удельного сопротивления в плос" кости листа посредством прострайственного выделения и измерения тока через выбранный участок образца, все электроды размещены на однойстороне листа, охранный электрод выполнен иэ двух одинаковых частей, расположенных на одной линии с измерительным электродом и охватывающих его с двух сторон с равными зазорами, а в промежутке между высоковольтным и измерительньм электРодами на поверхности образца установлены подключенные к ин- дикатору напряжения потенциальные, зон ды, два из которых расположены на прямой, проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему, и не менее двух зондов - параллельно лийии, соединяющей измерительный и охранный электроды.2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электроды выполнены из эластичного электропровоцящего материала, например, из электропроводящей резины.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Казарновский Д, М , Гареев В,М. Испытания электроизоляционных материалов, Энергия, 1969, с, 17, 36.2. Авторское свидетельство СССР Р 563650, кл. 6 01 В 27/14.737870 Составитель В. ДубковТехред М.Петко Корректор М. Вигул едакто х Тираж 1019 63 Л одписное а илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная ЦНИИПИ Гопб дела13035, Москв дарственного комитета СССРиэобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4/5