Устройство для измерения электрическихпотенциалов

Устройство для измерения электрическихпотенциалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Сеаетекик

Сецнаннетнчккик

Рквубанк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 070679 (21) 2777117/18-21

<111 S22044

<я)м. к.

G 01 R 5/28

С 01 R 29/12 с присоединением заявки Йо

Госудауствеммый коммтет

СССР мо ямам мзобретеммй м открмтмм (23) Приоритет

Опубликовано 15.0431. бюллетень Но 14

Дата опубликования описания 150481

{53) УДК 621. 317. 729 (088.8) (72) Авторы изобретения

1:гf-" r„-к,ъ ..„

Н.И.Яковлев, A.A. Котунов и К П.Иаю ьчЫЙЙЫ Ь .Я (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПОТЕНЦИАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при реализации неразрушающего контроля н диагнос- тирования элементов с малыми линейными размерами, например элементов интегральных схем и плат печатного монтажа.

Известно устройство для измерения электростатических зарядов, обеспечивающее также контроль потенциалов.

В состав устройства входят датчик электрического поля, выполненный в виде роторного модулятора, усилитель, установленный на выходе датчика, сис- тз тему индикации знака заряда, реализованную на основе высокочастотного генератора, выход которого через. фильтр подключен к входу усилителя f1)

Недостаток данного устройства - 20 низкая эксплуатационная надежность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения электрических потек-. 25 циалов, содержащее полый металличес кий корпус с отверстием, измерительный электрод, размещенный в корпусе .по его продольной оси и соединенный через усилитель с блоком регистрации, 30 катушку возбуждения, подключенную к генератору переменного тока (2).

Недостаток этого устройства связан с низкой пороговой чувствительностью н невысокой точностью измерения, обусловленными тем, что необходимая мощность возбуждения в устройстве на несколько порядков превосходит мощность полезного сигнала, и влияние наводок, совпадающих по частоте с полезным сигналом, оказывается весьма значительным.

Цель изобретения — повышение.чувствительности и точности измерительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических потенциалов, содержащее полый металлический корпус с отверстием, измерительный электрод, размещенный в корпусе по его продольной оси и соединенный через усилитель с блоком регистрации, катушку возбуждения, подключенную к генератору переменного тока, введены металлическая трубка, две шайбы из ферромагнитного и немагнитного материала с отверстиями, гибкий ферромагнитный лепесток, а корпус снабжен металлическим сужакщимся наконечником, при822044

d0 чем две противоположные стенки наконечника выполнены из ферромагнитного материала и замкнуты в узкой торцо.вой части шайбы из немагнитного материала, отверстие которой обращено к объекту измерения, а в широкой торцовой части — шайбой из ферромагнитного материала, в отверстие которой по продольной оси корпуса пропущена ,металлическая трубка, коаксиально

1 охватывающая измерительный электрод, ферромагнитный лепесток прикреплен одним концом к измерительному элект" роду и ориентирован по продольной оси наконечника к отверстию шайбы нз немагнитного материала, а катушка

"возбуждения установлена в нижней 15 части корпуса на шайбе из ферромагнитного материала между внутренними стенками корпуса и наружной поверхностью трубки.

На чертеже. показано конструктив- 20 ное выполнение предлагаемого устройства для измерения электрических потенциалов °

Устройство содержит измерительный электрод 1, размещенный внутри полого 25 ,металлического корпуса 2, выполняющего функции экрана и имеющего отверстие по продольной оси. Для сообщения электроду 1 колебательного движения устройство снабжено. катушкой

3 возбуждения, присоединенной к генератору 4 переменного тока. Сигнал„ снимаемый с измерительного электрода 1, усиливается усилителем 5, детектируется фазочувствительным детектором б и поступает на блок 7 регистрации. Корпус 2 снабжен металлическим сужающимся наконечником 8, две противоположные стенки 9 которого выполнены из ферромагнитного материала, а две другие стенки 10 —,40 из немагнитного материала. Стенки наконечника 8 замкнуты в узкой торцовой части шайбой 11, имеющей отверстие, которое обращено к объекту 12 измерения. широкая часть наконечника 4»

8 замкнута шайбой 13 из ферромагнитного материала. Вдоль оси корпуса 2 расположена изолированная от электрода 1 металлическая трубка 14, проходящая через центральное отверстие шайбы 13. Трубка 14 коаксиально охватывает электрод 1, к которому прикреплен одним концом гибкий ферромаг нитный лепесток. 15, ориентированный по продольной оси наконечника 8. Свободный конец лепестка 15 находится перед отверстием шайбы 11. Катушка

3 возбуждения установлена на шайбе 13 между внутренними стенками корпу- са 2 и наружной поверхностью трубки 14.

Для измерения электрического потенциала корпус 2 располагают так, чтобы отверстие шайбы 11 узкой заостренной части наконечника 8 оказа° лось над измеряемым объектом 12. В 65 катушку 3 возбуждения от генератора

4 .подается переменный ток. Созданный им переменный магнитный поток замыкается через две магнитные стенки наконечника 8 и шайбу 13 из ферромагнитного материала, которые обеспечивают эффективную передачу магнитного потока возбуждения и концентрацию его в рабочем зазоре узкой части наконечника 8. Под действием созданного магнитного потока свободный

1 конец ферромагнитного лепестка 15 периодически отклоняется в обе стороны от центрального положения с частотой, равной частоте генератора 4.

При отклонении лепестка 15 в одной из крайних положений его торцовая часть, обращенная к контролируемому объекту 12, экранируется от него .краями шайбы 11, и наведенный на электроде 1 потенциалом контролируемого объекта 12 сигнал уменьшается до некоторого минимального значения.

Таким образом, при колебаниях лепестка 15 сигнал на электроде 1 периодически изменяется, причем достигает минимальных значений, когда лепесток 15 отклонен в крайнее положение, и максимален, когда лепесток 15 проходит центральное положение перед отверстием шайбы 11. Иными словами, наведенный на электроде 1 сигнал является максимальным дважды за период тока возбуждения, т.е. в моменты времени, когда созданный им магнитный поток в зазоре равен нулю н лепесток 15 находится в центральном положении. В свою очередь,.амплитудным значениям тока возбуждения и магнитного потока соответствует минимальное значение наведенного сигнала. Следовательно, частота полезного сигнала оказывается вдвое больше частоты генератора 4 переменного тока.

Переменный полезный сигнал, амплиту— да которого пропорциональна измеряемому потенциалу, через электрод 1 поступает на вход усилителя 5, детектируется фазочувствительным детектором б и направляется к блоку 7 регистрации.

В отличие от известных, предлагаемое устройство характеризуется значительно меньшей мощностью возбуждения и уровнем помех возбуждения, так как катушка 3 возбуждения и измерительный электрод 1--остаются неподвижными, а энергия генератора 4 затрачивается только на механические колебания свободного конца ферромагнитного лепестка 15. При этом ферромагнитные -стенки наконечника 8 и шайба 13 обеспечивают эффективную передачу электромагнитной энергии от катушки 3 возбуждения и концентрацию ее непосредственно в рабочем зазоре, в котором колеблется свОбодный конец ферромагнитного лепестка

15, а немагнитные стенки 14 наконеч--г

822044

ВНИИПИ Заказ 1806/67

Тираж 732 Подписное ника 8 и,шайба 11 исключают шунтирование полезного магнитного потока.

Одновременно обеспечивается практически полное электростатическое экранирование лепестка 15 и электрода 1 от наводок, создаваемых катушкой 3 возбуждения, поскольку от внешних помех они защищены металлическим наконечником 8, а от наводок цепи возбуждения — электростатическим экраном, образованным поверхностью металлической трубки 14 и стенками кор ,пуса 2. Стенки наконечника 8, по которым передается электромагнитная энергия возбуждения, также не создают электрической помехи на электроде 1, так как они соединены с эаземпенным корпусом 2 и находятся под нулевым электрическим потенциалом. Таким образом, в предлагаемом устройстве,, по сравнению с .известными, обеспечивается существенное повышение чувст- 20 вительности и точности измерения как за счет обеспечения возможности частотной селекции помехи цепи возбуждения, частота которой отличается от частоты полезного сигнала, так и 75 за счет резкого снижения уровня помех, создаваемых системой возбуждения.Формула изобретения

Устройство для измерения электрических потенциалов, содержащее полый металлический корпус с отверстием, измерительный электрод, размещенный в корпусе по его продольной оси и соединенный через усилитель с блоком регистрации, катушку возбуждения, подключенную к генератору переменного тока, о. т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены металлическая трубка, две шайбы из ферромагнитного и немагнитного материалов с отверстиями, гибкий ферромагнитный лепесток, а корпус снабжен металлическим сужакщимся наконечником; причем две противоположные стенки наконечника выполнены из ферромагнитного материала и замкнуты в узкой горцовой части шайбой из немагнитного материала, отверстие которой обращено к объекту измерения, а в широкой торцовой части - шайбой из ферромагнитного материала, в отверстие которой по продольной оси корпуса пропущена металлическая трубка, коаксиально охватывающая измерительный электрод, ферромагнитный лепесток прикреплен одним концом к измерительному электроду и ориентирован по продольной оси наконечника к отверстию шайбы из немагнитного материала, а катушка возбуждения установлена в нижней части корпуса на шайбе из ферромагнитного материала между внутренними стенками корпуса и наружной поверхностью трубки..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ð200664, кл. G 01 R 29/12,. 1965.

2. Патент США М 3611127, кл. 324-72, 1968 °

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4