Измеритель поверхностного потенциала

 

Изобретение может быть испол зовано для измерения распределения поверхностного потенциала и контактной разности потенциалов. Цель изобретения - повьшение точности измерения и упрощение устройства. Устройство содержит компаратор 1, опорньй генератор 2, измерительную головку 3, усилитель 4 и интегратор 12. Введение инверторов 6, 8, 10 и 11, фазового модулятора- 5, Б -триггеров 7, 8 и выполнение интегратора 12 двухвходовым исключает зависимость сигналов от сдвига фаз. 4 ил. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 G 01 R 29 12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3854030/24-21 (22) 01.02.85 (46) 15.09.86. Бюл. И - 34 (71) Куйбышевский государственный университет и Куйбышевское производственное обьединение нЗавод им. Масленникова" (72) A.Þ.Èíöèí, В.M.Òðåùåâ и А.Н.Комов (53) 621.319. 74(088.8) (56) Юдин Н.Т. Измеритель распределения поверхностного потенциала, ПТЭМ, 1984, )" 4, с. 201-204.

Eisenblatter Н. Nessung des

0berflachenpotentials an hochohmigen

Halbleiter und Dielectrika — Radiofernsehen electronik, 1983, Р 2, ss. 105/109. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОТЕНЦИАЛАА (57) Изобретение может быть использовано для измерения распределения поверхностного потенциала и контактной разности потенциалов. Цель изобретения — повышение точности измерения и упрощение устройства. Устройство содержит компаратор 1, опорный генератор 2, измерительную головку

3, усилитель 4 и интегратор 12. Введение инверторов 6, 8, 10 и 11, фазового модулятора 5, 3 -триггеров 7, 8 и выполнение интегратора 12 двухвходовым исключает зависимость сиг 2 налов от сдвига фаз. 4 ил. (Я

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения распреде." ления поверхностного потенциала и контактной разности потенциалов„

Целью изобретения является повышение точности измерения поверхностного потенциала путем исключения зависимости от сдвига фаз сигналов и упрощение устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного измерителя поверхностного потенциала; на фиг. 2, 3 — комплексная амплитуда разности опорного сигнала и сигнала с усилителя соответственно для случаев q u

q+7i; на фиг. 4 а — циклограмма опор ного напряжения LI, преобразованного в фазовом модуляторе; на фиг. 4S — циклограмма сигнала с усилителя О, преобразованного в фазовом модуляторе; на фиг. 4 5 — циклограмма напряжения с выхода первого

D-триггера 0,; на фиг. 4 Z — циклограмма сигнала с усилителя 0,, преобразованного в фазовом модуляторе; на фиг, 43 — циклограмма напряжения с выхода второго 2 -триггера 0, на фиг. 48 — циклограмма положительного компенсирующего напряжения +L1.. на выходе интегратора; на фиг. 4>K— то же, отрицательного - LI„, Отметим, что на фиг. 4о, 8, 6 и

P приведены осциллограммы для случая запаздывающего сигнала, на фиг. 4а, z, д и й; — то же, для случая опережающего сигнала.

Устройство содержит компаратор

1, опорный генератор 2, измерительную головку 3, усилитель 4, фазовый модулятор 5, первый инвертор б, первый 1) -триггер 7, второй инвертор 8, второй D -òðèããåð 9, третий инвертор

10, четвертый инвертор 11, интегратор 12 с информационным выходом 13, причем вход компаратора 1 соединен с первым выходом опорного генератора

2, второй выход которого соединен с первым входом измерительной головки

3, выход измерительной головки 3

"соединен с входом усилителя 4, выход которого соединен с инвертирующим входом фазового модулятора 5„ неинвертирующий вход последнего подключен к первому выходу опорного генератора 2, выход фазового модулятора

5 соединен с входом первого инвертора 6, выход которого соединен с

Ll,. = L 5) л g 4 ) 25 где Ощ — амплитуда напряжения гене— ратора; — круговая частота;

30 — текущее вр емя напряжение сигнала с усилителя 4 изменяется по закону

0.=0, и с) 35 где LI )), — амплитуда напряжения; — фазовый сцвиг между сигналами генератора и усилит еля, 40 или

J = 0 5in (u t. t q t и 1 с т ) причем угол (близок к 71 /2 и не является постоянной величиной, а зависит от многих факторов.

Допустим, что L)/=1(E и с, где R — входное сопротивление усилителя;

6З вЂ” круговая частота генератора; емкость зонца, зависящая от начальной установки и его диаметра.

55 В соответствии с фиг. 2 имеем

57570 2 входом 1 установки в "0" и информационным входом П первого))-триггера

7 и входом второго инвертора 8, выход которого подключен к входу синхронизации С второго)) -триггера 9, вход третьего инвертора 10 соединен с выходом компаратора 1, а выход— с входом синхронизации С первого Dтриггера 7 и входом четвертого ин10 вертора 11, выход которого подключен к входу 0 установки в "0" и информационному входу 13 второго ))-триггера

9. Выход первого D -триггера 7 подсоединен к положительному входу, а

15 выход второго ))-триггера 9 — к отрицательному входу интегратора 12, выход которого 13 подключен к второму входу измерительной головки 3.

Устройство работает следующим об20 разом, При изменении напряжения опорного генератора 2 по закону

1257 а в соответствии с фиг. Э

Э11 q вю(=0„, Д, ОО,с Бю Ь

При уменьшении амплитуды сигнала

U 1 до нуля в обоих случаях sing уменьшается до нуля, следовательно, и / уменьшается.до нуля, при этом амплитуда разностного сигнала U c выхода усилителя 4 становится равной to

Так как фазовый модулятор 5 управляется раэностным напряжением, то на его выходе формируется последовательность прямоугольных импульсов, "двинутая на угол +$ или -/ по отношению к опорному напряжению, формируемому на выходе компаратора 1.

Для случая запаздывающего сигнала в момент (фиг. 1, 4(a, о, g ) при переходе напряжения на входе первого 2О инвертора 6 с логической "1" на логический "0 на входах R и0 g -триггера 7 устанавливается логическая

11 l l

1, при этом на его выходе сохраняется логический 0".

В момент < при переходе напряжения на входе третьего инвертора 10 с логической "1" на логический "0" на входе синхронизации<.. . D-триггера

7 устанавливается логическая "1", при этом на его выходе устанавливается напряжение Н1, соответствующее !

l1 11, логической 1".

В момент k при переходе напряже2 ния на входе первого инвертора 6 с логического 0 на логический -"0

35 на входах г) и R и выходе D-триггера

7 устанавливается напряжение, соответствующее логическому 011.

Таким образом на выходе 1) -тригге1

40 ра 7 формируется импульс длительностью г 1 <1

В результате интегрирования импульса 45 напряжения на выходе 13 интегратора

12 увеличивается положительное ком-. пенсирующее напряжение + 1» (фиг. 4 ).

При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя 4 уменьшается, что приводит к уменьшению угла запаздывания

Указанный процесс повторяется в течение нескольких периодов, пока длительность импульса запаздывания не сведется к нулю, прекратится процесс 55 интегрирования и изменения компенсирующего напряжения. Формирование импульса опережения на выходе 3 -триг570 4 гера 9 в случае .неизменения полярности поверхностного потенциала осуществляется аналогично, но с участием инверторон 8 и 11. При этом импульсы опрежения подаются на вход интегратора, в результате их интегрирования на его выходе формируется отрицательное компенсирующее напряжение — U» (фиг. 42, 3,,1» ). Таким образом, при полной компенсации поверхностного потенциала любой полярности, предложенное устройство обеспечивает равенство нулю угла /, а компенсирующее напряжение, снимаемое с выхода 13 интегратора 12, взятое с противоположным знаком, равно поверхностному потенциалу.

Формула изобретения

Измеритель поверхностного потенциала, содержащий компаратор, опорный генератор, измерительную головку с измерительным зондом, усилитель и интегратор, причем вход компаратора соединен с первым выходом опорно-. го Генератора, второй выход которого соединен с первым входом измерительной голонки, выход измерительчой головки соединен с входом усилителя, отличающийся тем, что, с целью упрощ1ения устройства и повышения точности измерения поверхностного потенциала путем исключения его зависимости от сдвигов фаз сигналов, в него дополнительно введены четыре иннертора, дна Б -триггера и фазовый модулятор, а интегратор выполнен двухнходовым, причем неинвертирующий нход фазового модулятора соединен с первым ньгходом опорного генератора, иннертирующий вход соединен с ныхо=. дом усилителя, а выход соединен с входом первого иннертора, выход первого иннертора подключен к входу R. установки в 0", информационному входу 3 первого г1 -триггера, а также к входу второго инвертора, выход которого соединен с входом синхронизации С второго 1) †т-гера, вход тре— тьего инвертора соединен с выходом компаратора, а выход подключен к входу синхронизации С первого ) -триггера и к входу четвертого иннертора, выход которого соединен с информационным входом D и входом R установки и "0" второго D-Tðèããåðà, выход второго 2 -триггера соединен с отрица1257570 с вто г олов (PClc. 5 ог/

Составитель Перцев

Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 4914/44 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 тельным входом интегратора, положительный вход которого подключен к выходу первого 33 -триггера, а информационный выход соединен

pbIM входом измерительной ки.