Датчик поверхностных зарядов и потенциалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использ.овано в репрографии, дефектоскопии. электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при одновременном расширении полосы пропускания. Для достижения дели в устройстве, содержащем металлический электрод 1, электростатический экран 2 и диэлектрическую вставку 3, металлический электрод 1 с рабочей стороны выполнен в форме конугса с вершиной в плоскости торца экрана 2, а диэлектрическая вставка 3 ; расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана. При этом отношение высоты конуса к радиусу металлического электрода 1 выбирается в диапазоне от 0,5 до 2. Диэлектрическая проницаемость вставки выбирается равной 3. Выбор данных параметров был осуществлен экспери ментально. 2 ил. (Л с:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 01 В 29/12 29/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3931846/24-21 (22) 17.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. В 2 (71) Научно-исследовательский институт механики и физики при Саратовском государственном университете (72) В.Л. Грищенко и Л.M. Науменко (53) 621.317.32(088.8) (56) Сакалаускас С.Ю. Добровольскис А.Т. Измеритель распределения поверхностного электрического потенциала. — Приборы и техника эксперимента, 1978, М 3, с. 165-168.

Авторское свидетельство СССР

9 464872, кл. G 01 R 29/12, 1973. (54) ДАТЧИК ПОВЕРХНОСТНЫХ ЗАРЯДОВ И

ПОТЕНЦИАЛОВ (57) Изобретение относится к измери, тельной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии, ÄÄSUÄÄ 1283672 А1 электротехнике. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при одновременном расширении полосы пропускания. Для достижения цели в устройстве, содержащем металлический электрод 1, электростатический экран 2 и диэлектрическую вставку 3, металлический электрод 1 с рабочей стороны выполнен в форме кону-.. са с вершиной в плоскости торца экрана 2, а диэлектрическая вставка 3 расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана. При этом отношение высоты конуса к радиусу металлического электрода 1 выбирается в диапазоне от 0,5 до 2. Диэлектрическая проницаемость вставки выбирается равной 3. Выбор данных параметров бып осуществлен экспери . ментально. 2 ил.

1283672

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в репрографии, дефектоскопии, электротехнике.

Целью изобретения является повы5 шение чувствительности измерений при одновременном расширении полосы пропускания за счет выполнения металлического электрода в виде конуса с вершиной в плоскости торца экрана и размещения диэлектрической вставки между образующей конуса и боковой поверхностью экрана, а также выбора отношения высоты конуса Н к радиусу R основания 15

0,5 < — < 2

Н

На фиг. 1 представлена конструкция зондовой системы", на фиг, 2 — график контрастно-частотной характеристики устройства (КЧХ) .

Датчик поверхностных зарядов и потенциалов содержит измерительный металлический электрод I, расположенный в заземленном электростатическом экране 2. Торец металличес кого электрода выполнен в виде конуса с вершиной в плоскости торца экрана. Диэлектрическая вставка 3 расположена между образующей электрода и боковой поверхностью экрана, причем отношение высоты конуса к полуширине его основания лежит в интерваН ле 0,5 (— < 2. Диэлектрическая про— ниц,замость вставки должна быть — 1-3.

Н

Прецелы изменения — и значение

Е выбраны экспериментально. При определении метрологических характерис- 40 тик бесконтактных электростатических индукционных систем обычно пользуются представлениями о зондирующем поле.. Потенциал зондирующего поля определяется как лапласовское поле, 45 возникающее в зондовой системе, если на измерительном электроде задан единичный потенциал, а остальные проводники и экраны заземлены. При

Н 50

< 0,5 коэффициент передачи постоянной составляющей, определяющий чувствительность системы, равен

К = — — % R

1 h

Ь

rpe h — расстояние до контролируемой поверхности;

1 — расстояние до заземленной подложки.

2 у

Полоса пропускания системы на уровне 0,5, определяемая из КЧХ, равна (0; 0,85% g (фиг. 2; кривая а) .

Таким образом, полоса пропускания (0;

0,85 1Г) определяет нижнюю границу интервала Ж.

Н

При — ) 2, т.е. при тонких зондах, R полоса пропускания расширяется на

0,35Я, однако чувствительность измерений в этом случае падает в 3 раза по сравнению со случаем, когда

< 0,5.

Кроме того, с приближением тонких зондов к поверхности носителя резко возрастает средняя мощность шума, 1 обусловленного поверхностными неровностями носителя. Полезный сигнал нарастает медленней, чем шум, что приводит в итоге к ухудшению разрешающей способности.

Изготовление и эксплуатация тонких заостренных зондов сопряжены также с техническими трудностями. Поэтому целесообразен выбор промежуточного варианта геометрической формы зонда — в виде конуса, для которого

Н

0 5 < — c 2. Для зондовои системы с

R — = 3/2 КЧХ на фиг. 2 представлена

Н

К кривой.

Устройство работает следующим образом.

В цепи измерительного электрода, установленного над контролируемой поверхностью, индуцируется сигнал Я.

При этом коэффициент передачи записывается следующим образом:

1 h

У вЂ” 11- 2 со1 3 1

КЧХ устройства

В и г + ) °

К(о) 2 "2! - (2п+1) 2

Л„= и 1 †--- —

1 (ьЖ R q (--)

2 где 1„(сЖ) — функция Бесселя и-ro порядка;

n = 0,1....

Как видно из фиг. 2, полоса пропускания на уровне 0,5 составляет (О; 1; 14%), чувствительность К(о)

7iR h

3 1

0,5 (— c2.

/((вд й) K(0

ETi /О

Составитель Е. Плужникова

Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор М. Циткина

Заказ 7433/43 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул . Проектная, 4

3 1283

Формула изобретения

Датчик поверхностных зарядов и потенциалов, содержащий металлический электрод, помещенный в электростатический экран, и диэлектрическую встав ку, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при расширении полосы пропускания, металлический электрод с рабочей10

672 4 стороны выполнен в форме конуса с вершиной в плоскости торца экрана, а диэлектрическая вставка расположена между образующей конуса и боковой поверхностью экрана, при этом отношение высоты Н конуса к радиусу R металлического электрода соответствует выражению