Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления листовых материалов

Устройство для неразрушающего измерения удельного сопротивления листовых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сеюз Советскнк

Сецналнстнческнк

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АМОИЗОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

<о73787О (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (51)М. Кл 2

G R 27/00 (22) Заявлено 04.01.78 (21) 2584180/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300580. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 05. 06. 80

Государственный комитет

СССР но делам изобретений

k ofêðûòíй (53) УДК 621.317. ,331(088.8) (72) Автор изобретения

О. В. Галюков (71) Заявитель (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).

Плоский 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- °

1 римо с сопротивлением образца, то за счет возникающей при измерении разности потенциалов между измерительньм и охранньм электродами часть 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. Ho npu 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 вы737870

:ступает эа край охранного электрода и отсутствуют токи поверхностной проводимости, то индикатор тока, включенный в цепь измерительного электрода, будет регистрировать ток через рабочую часть образца.

Измеренная величина сопротивления при этом также содержит искомое сопротивление образца и переходное со противление контакта между электродами и образцом. В том случае, когда образцы имеют большие размеры, баланс токов s измерительной и охранной цепях нарушается вследствие того, что к току через участок образца, ограниченный охранным электродом, добаьляется ток эакраин, вклад которого тем 15 больше, чем больше выступающая эа пределы охранного электрода часть образца. Аналогичное влияние оказывает и . ток поверхностной проводимости, в особенности, если последняя выше объ- 2ц емной проводимости.

Недостатки этого устройства заключаются в наличии погрешности измерений за счет шунтирующего влияния эанраин образца, приводящего к разбалансу токов в цепях измерительного и охранного электродов, а также в нали- чии погрешности за счет переходного сопротивления контакта между электро- дами и образцом, входящего в результат измерения. Кроме того, применение этого устройства для неразрушающего контроля листовых материалов ограничено трудностями соосного размещения электродов на противоположных поверхностях листовых материалов большой 35 площади. При наличии трехмерной аниэотропии электросопротивления материала с помощью данного устройства можно получить информацию только об одной составляющей удельного сопротив- 40

" лейия, а именно, в направлении к поверхности листа.

Цель изобретения — повыаение точности. измерения составляющих удельного сопротивления в плоскости листа 45 ! тЮсредством пространственного выделения и измерения тока через выбранный участок образца.

Поставлейная цель достигается тем, что в устройстве для нераэрушающе измерения удельного сопротивления листовых материалов трехэлектродиым методом, содержащим высоковольтный, измерительный и охранный электроды, подключенные к источнику питания, индикатор тока в цепи измерительного 55 электрода, индикатор напряжения и переменные резисторы в цепях измерительного и охранного электродов, все электрОды размещены на одной стороне листа, охранный электрод выполнен иэ двухи одинаковых частей, расположенных на одной линии с измерительным электродом к охватывающих его с. двух сторон с равйьйчй зазорами, а в промежутке

-- между высоковольтным и измерительньи электродами на поверхности образца установлены подключенные к индикато--. ру напряжения потенциальные зонды, два из которых расположены на прямой, проходящей через середину измеритель— ного электрода перпендикулярно к нему, и не менее двух зондов вЂ,„ параллельно линии, соединяющей измерительный и охранный электроды. При этом электроды выполнены иэ эластичного электропроводящего материала, например, из электропроводящей резины.

Йа фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 — распределение электрического поля между электродами.

Устройство содержит высоковольтный

1 и измерительный 2 электроды, охранный электрод 3, потенциальные зонды

4-7, индикатор 8 напряжения, индикатор 9 тока, переменные резисторы 10 и 11.

Один из зондов 4-6, установленных параллельно линии размещения .измерительного и охранного электродов, расположен напротив середины измерительного электрода, а два других — напротив каждой из частей охранного электрода симметрично с первым зондом относительно середины зазора между измерительным и охранным электродами.

При использовании .только двух зондов (например, 4, 5) переменный резистор 11 отсутствует.

Возможны и другие варианты включения переменных резисторов. Зонды 7 устанавливают на отрезке прямой, проходящей через середину измерительного электрода перпендикулярно к нему.

Выполнение электродов из эластичного электропроводящего материала обеспечивает равномерный контакт с поверхностью по всей площади электродов.

Устройство работает следующим образомм.

После включения r èòàþùåão напряже.ния постояяного тока с помощью переменного резистора 11 по индикатору

8 напряжения добиваются нулевой разности потенциалов между зондами 4-6.

Затем с помощью переменных резисторов

10 добиваются нулевой разности по( тенциалов между зондами 4 и 5 или 5 и 6. Этим достигается выравнивание электрического поля s пределах участка образца, ограниченного зондами

4 и 6.

Однородность поля в рабочем промежутке между электродами 1 и 2 являет-. ся основным условием пространственной развязки тбков в измерительной и охранной цепях. Чем ближе установлены зонды 4-5 к внугреннему краю измерительного и охранного электродов, тем меньше при этом"разность потейциалов участков образца под этими электродами и утечки рабочего тока в цепи ох5. 737В70 ранного электрода, тем точнее баланс токов в этих цепях.

При этом ток, проходящий через индикатор 9, ограничен полосой материала с шириной (6 + ь ), где E — ширина измерительного электрода а Ь вЂ” шириI

5 на 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 заполняли его сечение.

Индикатор напряжения должен иметь входное сопротивление не менее,чем на два порядка превосходящее сопротивление участка образца между зондами, к которым он подключен. В этом случае потенциальная цепь практически не потребляет ток и не нарушает распределение потенциалов в плоскости образца. Одновременно из результа- 20 тов измерения исключается контактное сопротивление зондов с поверхностью образца.

Для измерения разности потенциалов мсжет быть использован источник компенсирующего напряжения с индикаторсм баланса. Измерив ток и разность потенциалов между зондами 7, определяют сопротивление участка образца размером (6 + ь.) h, где h — расстояние между зондами 7.

Зная толщину материала, рассчитывают его удельное сопротивление. При этом измеренное удельное сопротивление характеризует электрические свойства материала В плоскости листа.

При наличии анизотропии устройстВо может быть использовано для измерения составляющих удельного сопротивления материала в направлении осей 4р анизотропии, расположенных в плоскости листа, Таким образом, если разместить электроды на одной стороне листа и установить в рабочем промежутке между ними потенциальные зонды, подключенные к индикатору напряжения с высокоомным входом, а также включить в цепи измерительного и охранного электродов переменные резисторы, возникает воэможность, изменяя сопротивление одной из этих цепей или обеих одновременно, по нулевому показанию индикатора напряжения балансировать токи в образце так, чтобы через измерительный прибор проходила только 55 та часть полного тока, которая ограничена полосой материала с шириной, равной ширине измерительного электрода и сумме полуширин зазоров между измерительным и охранным электродами.

После пространственного выделения тока через рабочую часть образца па дение напряжения на ней определяется 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 изобретения

1. 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 плоскости листа посредством прострайственного выделения и измерения тока через выбранный участок образца, все электроды размещены на одной стороне листа, охранный электрод выполнен из 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 измерительным электродами на поверхности образца установлены подключенные к индикатору 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 экспертизе

1. Казарновский Д. М, Гареев В.М.

Испытания электроизоляционных материалов, Энергия, 1969, с. 17, 36.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 563650, кл. G 01 R 27/14. 737870

Заказ 2563/7

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР пб делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Дубков

Редактор С. Тимохина Техред М. Петко Корректор M. Вигула