Устройство для измерения электростатических величин

Патент 949507

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.. свид-ву (22) Заявлено 253.280 (21-) 3224б53/18-21 ($$) М. Кд.з

G 01 R 5/28

IIG 01 R 29/12 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07.0882, Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882 (531УДК 621. 317..7.084/085 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.P. Мальцев, В.П. Авдеев и И.Н. Елис Фв=-= вЂ” =-".вЂ”

1 (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к =-Глектроизмерительной технике и предназначено для использования при контроле заряда плоских поверхностей, в т.ч. диэлектрических; потенциала, напряженности электрического поля, степени электризуемости материалов и др.

Известно электростатическое измерительное устройство, содержащее две неподвижные пластины, между которыми подвешена на растяжке подвижная пластина, электрически связанная с одной из неподвижных пластин и механически вЂ” со стрелочным регистрирующим прибором (1) . . Недостаток этого устройства заключается в ограниченной области его практического использования, обусловленной пространственной совмещенностью составных конструктивных элементов. Кроме того, такое устройство характеризуется низкой точностью вследствие стрелочного отсчета результатов измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство дпя измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, подвешенную на плоской пружине с возможностью поворота относительно точки подвеса, компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которых первые пластины закреплены по краям балки и заземлены, одна из вторых пластин жестко связана с юснованием, параллельным балке, а в качестве другой использована контролируемая заряженная поверхность, двухзвенную фотоэлектрическую систему регистрации разбаланса зарядов конденсаторов, снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, фиксирующим равновесие зарядов конденсаторов (2).

Однако в укаэанном устройстве не предусмотрена автоматическая обработка разбаланса зарядов конденсаторов. В связи с этим точность измерения оказывается невысокой, а сам измерительный процесс весьма трудоемким. Кроме того, известное устройство не позволяет регистрировать динамические характеристики контролируемой величины.

Целью изобретения является повышение точности подобного измерительного устройства и расширение его функциональных воэможностей за счет регистрации характера изменения

ЗО контролируемой величины во времени.

949507

40 что предлагаемое устройстно можно

45. использовать для контроля изменения

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, поднешенную на плоской пружине с нозможностью поворота относительно точки подвеса, компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которых первые пластины укреплены

tto краям балки и заземлены, одна из вторых пластин жестко связана с основанием, параллельным балке, а в качестве другой использована контролируемая заряженная поверхность, двухзвенную фотоэлектрическую систему регистрации разбаланса зарядов конденсаторон, снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, введены блок. отработки разбаланса зарядов конденсаторов и автоматический потенциометр, а звенья фотоэлектрической системы регистрации выполнены чувствительнымн к расхождению пластин конденсаторов в строго определенных направлениях, причем входы блока отработки разбаланса зарядов конденсаторов соединены с выходами усилителей, а выход - с входом автоматического потенциометра, выход которого подключен к неподвижной пластине компенсационного конденсатора и к входу ин" дикатора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения электростатических величин.

УстройсФво содержит горизонтальную балку 1, подвешенную на плоской пружине 2, по краям которой укреплены пластины 3 и 4 измерительного 5 и компенсационного 6 воздушных конденсаторов, вторые пластины 7 и 8 которых, жестко связаны с основанием (не показано), параллельным балке, источники 9 и 10 света, фотоприемники -11 и 12, усилители 13 и 14, блок 15 отработки разбаланса зарядов конденсаторов, автоматический потенциометр

16 и индикатор 17. В качестне неподвижной пластины измерительного конденсатора 5 слуйит контролируемая заряженная поверхность, например, диэлектрическая (при измерениях электризуемости различных материалов эта пластина выполняется электропроводящей и электрически соединяется .с чувствительным элементом, соприкасающимся с вращающимся телом).

Устройство для измерения электростатических величин работаеУ следующим образом.

При измерении электростатических величин плоских заряженных поверхностей, например диэлектрических,. вследствие электростатической индукции на подвижной пластине 3 измерительного конденсатора 5 наводится индуцированный заряд, разный по величине или заряженной другим путем диэлектрической пластины 7. В результате электростатического взаимодействия зарядов пластин 7 и 3 последняя притягивается к неподвижной диэлектрической пластине 7, Равновесное состояние балки 1 нарушается, зазор между пластиной 3 и пластиной

7 уменьшается (соответственно между пластинами 4 и 8 увеличивается).

При этом свет от источника 10 света попадает на вход фотоприемника 12, преобразуется в электрический сигнал, усиливается с помощью усилителя 14 н поступает на вход блока 15 отработки разбаланса зарядов кондеисаторон, например, реверсивного двигателя, вал которого кинематическн связан с движком реохорда потенциометра 16, питаемого от стабилизированного источника напряжения. Движок потенциометра 16 перемещается н положение, соотнетстнующее равновесию балки 1, при котором сигнал на выходе фотоприемника 12 равен нулю. Напряжение, снимаемое с потенциометра 16, ранно по неличине измеряемому. Шкала индикатора 17 проградуирована н единицах контролируемой величины (заряда, потенциометра или напряженности). Можно использовать выход потенциометра на самописец или.аналого-цифровой преобразователь.

Леная часть схемы преобразования сигнала (источник 9 света, фотоприемник 11 и усилитель 13) работает при уменьшении заряда на диэлектрической поверхности 7, когда электростатическое взаимодейстние:пластин 4 и 8 компенсационного конденсатора 6 преобладает над электростатическим взаимодействием между пластиной 3 и пластиной 7. Из этого следует, электростатического заряжения поверхностей, например, при исследовании электризации или при контроле технологических процессов, сопровождающихся электризацией, когда по степени (интенсивности) электризации можно судить о характере протекания процесса.

В случае опРеделения степени электризуемости материалов при контактном взаимодействии тел устройство работает аналогично. Пластина 7 в этом случае служит в качестве элемента накопления заряда.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерение электростатических величин с повышенной, точностью и контролировать их изменение во времени.

949507

Формула изобретения

Составитель Л. Морозов

Редактор Л. Филиппова Техред N. Рейвес Корректор B. Бутяга

Заказ 5739/32 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Устройство для измерения электростатических величин, содержащее горизонтальную балку, подвешенную на плоской пружине с возможностью поворота относительно точки подвеса, компенсационный и измерительный воздушные конденсаторы, у которых первые пластины закреплены по краям балки и заземлены, одна иэ вторых пластин жестко связана с основанием, параллельным балке, а в качестве другой использована контролируемая заряженная поверхность, двухэвенную фотоэлектрическую систему регистрации раэбалаиса зарядов конденсаторов снабженную индивидуальными усилителями и общим индикатором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей устройства за счет регистрации характера изменения контролируемой величины во времени, в него введены ,блок отработки разбаланса зарядов конденсаторов и автоматический потенциометр, а звенья фотоэлектрической системы регистрации выполнены чувствительными к расхождению пластин конденсаторов в строго опреде-. ленных направлениях, причем входы блока отработки разбаланса зарядов конденсаторов соединены с выходами усилителей, а выход вЂ” с входом автоматического потенциометра, выход которого подключен к неподвижной пластине компенсационного конденсатора. и к входу индикатора °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Туричин А.М. Электрические измерения. М., Госэнергоиздат, 1961, с. 38-39.

2.Yamazaki Tor1,Kobayashi Minori;

Дэнси сидзюцу сочо кэнкюсе uxo""Bul1 Eiectrot.ech., Lab",1976, 40, Р 6, 481-486.