Устройство для измерения диэлектрических характеристик твердых диэлектриков

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ, содержащее изолированный подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения и измерения межэлектродного расстояния, о т л и .чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен по крайней мере один дополнительный подвижный электрод, толщина и периметр которого равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади не равны. / Vj 00 :

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G 01 N 27 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3524238/18-25 (22) 23.12.82 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) Ю.В. Подгорный и A.A. Шахматов (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Маккэмон и Уорк. Устройство для измерения диэлектрических характеристик твердых диэлектриков.

"Приборы для научных исследований", 1965, 9 8, с. 95-100 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 785712, кл, С 01 N 27/22, 1979 (прототип).

„„SU„„1078306 (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ, содерж2цее .изолированный подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения и измерения межэяектродного расстояния, о т л и -. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен по крайней мере один дополнительный подвижный электрод, толщина и периметр которого равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади не равны.

107S306,10

2. Устройство по и. 1, о т л ичающееся тем, что, сцелью повышения производительности, общий неподвижный электрод выполнен так, что его края выступают за контур подвижных электродов не

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения диэлектрических характеристик образцов твердых электроизоляционных материалов, изготовленных в виде пластин, резонансными измерителями емкости или добротности.

Известно устройство для измерения диэлектрических характеристик образцов твердых диэлектриков, содержащее общий плоский электрод, измерительный дисковый электрод, охранное кольцо и дополнительный кольцевой электрод для измерения размеров образца. Измерение диэлектрической проницаемости на этой ячейке заключается в измерении емкости ячейки с образцом и измерении межэлектродного расстояния с помощью дополнительного кольцевого электрода (1 .

Недостатком этой ячейки является наличие охранного электрода, что ведет к необходимости пользоваться мостовыми измерителями емкостями и тангенса угла потерь.

Использование же мостовых измерителей неудобно, так как при измерениях требуется настройка прибора как по амплитуде, так и по фазе, что в свою очередь сложно автоматизировать.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения диэлектрических характеристик твердых диэлек- триков, содержащее подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения и измерения межэлектродного расстояния $2 ).

Недостатком известного устройст ва является наличие составляющей погрешности измерения от изменения краевой емкости ячейки при помещении в нее образца.

Целью изобретения является повышение точности измерений посредством исключения составляющей погрешности от изменения краевой емкости уст.ройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее подвижный и неподвижный плоские электроды и средство для изменения менее, чем на две толщины образца.

3.устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что контуры одного из подвижных электродов ограничены окружностью,а другого — эллипсом. и измерения межэлектродного расстояния, введен по крайней мере еще один дополнительный подвижный электрод, толщина и периметр которого равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади не равны.

Кроме того, с целью повышения производительности основной и дополнительной поцвижные электроды имеют общий неподвижный электрод, выполненный так, что его края выступают за контур подвижных электродов не менее, чем на две толщины образца.

При этом контуры одного из подвижных электродов ограничены окружностью, а другого — эллипсом.

Введение, по крайней мере, одного дополнительного подвижного электрода при условии, что толщина и периметр дополнительного подвижного электрода равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади не равны, позволяет

25 повысить точность измерений за счет исключения составляющей погрешности от изменения краевой емкости ячей ки при внесении в ячейку образца.

Выполнение неподвижного электро30 да таким образом, чтобы его края выступали за контур подвижных электродов не менее, чем на две толщины образца, равно неподвижному электроду, позволяет повысить производитель35 ность измерений за счет исключения операции перемещения образца из одного межэлектродного пространства в другое. Такие размеры неподвижного электрода необходимы для идентич4О ности краевых емкостей обоих электродов, так как большее увеличение неподвижного электрода нецелесообразно, например, если его края будут выступать эа пять толщин образца, то это изменит краевую емкость лишь

4 на Зъ, которыми легко можно пренебречь.

Выполнение подвижных электродов таким образом, чтобы контур одного из них был ограничен окружностью, а

59 другого эллипсом позволяет повы сить точность измерения за счет получения, при условии отсутствия острых углов в электродах, макси1078 30б мальной разницы в площади электродов, так как при заданном периметре максимальной площадью обладает фигура, контуры которой ограничены окружностью.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид(на фнг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит неподвижный электрод 1, пластину 2, корпус

3, основной подвижный электрод 4, (О шток 5 с микрометрической резьбой, ходовую гайку б, индикаторную головку 7, дополнительный подвижный электрод 8, образец 9, переключатель 10.

Неподвижный электрод 1 через плас-)5 тину 2 из электроизоляционного материала закреплен на корпусе 3. Основной подвижный электрод 4 закреплен на штоке 5 с микрометрической резьбой. Перемещение подвижного 20 электрода осуществляется ходовой гайкой б. Межэлектродное расстояние измеряется индикаторной головкой 7.

Дополнительный подвижный электрод

8 закреплен также на штоке с микрометрической резьбой. Контур основного подвижного электрода 4 ограни-(чен окружностью, а контур дополнительного подвижного электрода 8 эллипсом, при этом соблюдено условие равенства периметров обоих электродов. Толщины общих электродов также равны. Неподвижный электрод 1 выполнен в виде диска таким образом, чтобы его края выступали за контуры проекций обоих подвижных электро 35 дов не менее, чем на две толщины образца. Образец 9 испытуемого материала изготавливается также в виде диска в размер неподвижного электрода. Переключатель 10 подклю- 40 чает к корпусу или основной, или дополнительный подвижные электроды.

Измерение диэлектрических характеристик твердых электроизоляционных материалов осуществляется сле- 45 дующим образом.

Дисковый образец, выполненный в размере неподвижного электрода помещается в межэлектродное пространство ячейки, и подвижные электроды опускаются на образец. Переключателем 10 к корпусу подключается основной подвижный электрод. Измеряются межэлектродное расстояние и емкость С., конденсатора, образованного неподвижным электродом 55 и основным подвижным электродом.

Далее переключателем 10 к измерительному прибору подключается дополнительный конденсатор, образованный дополнительным подвижным и неподвижным электродами, измеряются межэлектродное расстояние „ и

l( емкость С((. Затем образец извле1 кается из межэлектродного пространства, выставляется межэлектродное расстояние Ф„ и измеряется емкость дополнительного конденсатора

С . Далее измерительный прибор подключается к основному конденсатору, выставляется межэлектродное расстояние t и измеряется ем(1 кость С .

Расчет диэлектрической проницаемости производится по формуле асо где дСо — разность расчетных геометрических емкостей основного и дополнительного конденсаторов, определяемая по формуле

î,âÂ6 (g д

1 где — площадь основного подвиж о

A ного электрода

9 — площадь дополнительного подвижного электрода.

Таким образом, введение в устройстве еще одного дополнительного подвижного электрода при условии, что толщина и периметр дополнительнoro подвижного электрода равны толщине и периметру основного подвижного электрода, а их площади различны, обеспечивает повышение точности измерений за счет исключения составляющей погрешности измерения от изменения краевой емкости °

Снабжение обоих подвижных электродов одним неподвижным повышает производительность устройств за счет исключения операции перестановки образцов. Выполнение неподвижного электрода таким образом, чтобы его края выступали за контур подвижного электрода не менее, чем на две толщины образца обеспечивает идентичность краевых емкостей обоих конденсаторов и, как следствие, повышает точность измерения.

Ограничение контура основного подвижного электрода окружностью, а дополнительного - эллипсом обеспечивает при идентичности краевых емкостей максимальную разницу площадей обоих конденсаторов и, как следствие, повышает точность измерения.

1078306

А-A

Фиг. 2

Составитель A. Платова.

Редактор A. Шишкина Техред Т.Фанта Корректор Г. Решетник

Заказ 936/36 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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