Способ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике

 

Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к измерению внутренних электрических полей в твердых диэлектриках. Цель изобретения - упрощение и сокращение времени измерения величины электрического поля в объеме диэлектрика. Для этого исследуемый диэлектрик помещают между двумя электродами без зазора и на один из них воздействуют импульсом деформации. Регистрируют межэлектродную разность потенциалов, характеризующую электрическое поле в объеме диэлектрика. Новым является то, что на тот же электрод, на который воздействуют импульсами деформации, подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика между потенциалами, которую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в момент времени, соответствующий прохождению импульсов деформации через исследуемую область. Величину напряженности электрического поля в этой области определяют как отношение компенсирующего напряжения к толщине диэлектрика. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„,SU„„1531029 (51)4 G 01 R 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ при этом возникающую на электродах разность потенциалов, характеризующую распределение напряженности электрического поля в объеме диэлектрика ° Для определения величины напряженности электрического поля в определенной исследуемой области гиэлектрика на тот же электрод, на который воздействуют импульсы деформации, подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика, крторую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потенциГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4322756/24-21 (22) 29. 10.87 (46) 23 12.89. Бюл М 47 (71) Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова (72) О„С. Гефле и С.М, Лебедев (53) 62 1.3.083.82(088.8) (56) Miglдогу A. Тompsэп S.D, А. попс1ез гис 1че асcons t ic e lee tr ic

f ield probe — .1. Appl. Phys, 1980, ч. 51, N" 1, рр. 479 485.

Авторское свидетельство СССР

У- 890274, кл. С 01 R 29/24., (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

В ТВЕРДОМ ДИЭЛЕКТРИКЕ (57) Изобретение относится к измерению электрических величин, а именно к измерению внутренних электрических полей в твердых диэлектриках.

Цель изобретения — упрощение и сокраИзобретение относится к измерению электрических величин, а именно к измерению внутренних электрических полей в твердых диэлектриках, Цель изобретения — упрощение и сокращение времени контроля напряженности электрического поля в твердом диэлектрике.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый диэлектрик помещают между двумя электродами без зазора и воздействуют импульсами деформации на один из электродов, измеряя

2 щение времени измерения величины электрического поля в объеме диэлектрика. Для этого исследуемый диэлектрик помещают между двумя электродами без зазора и на один иэ них воздействуют импульсом деформации. Регистрируют межэлектродную разность потенциалов, характеризуюшую электрическое поле в объеме диэлектрика. Новым является то, что на тот же электрод, на который воздействуют импульсами деформации, подают постоянное напряжение до достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика между потенциалами, которую фиксируют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в момент времени, соответствуюпрш прохождению импульсов деформации через исследуемую область. Величину напряженности электрического поля в этой области определяют как отношение компенсирующего напряжения к толщине диэлектрика, 3 ил.

1531029

45.алов в момент времени, соответствующий

:прохождению импульса деформации через исследуемую область. Величину напря«енности электрического поля в ней

5 определяют как отношение компенсирующего поля к толщине диэлектрика.

Согласно предлагаемому способу неразрушающего контроля напряженности электрического поля в твердом диэле- !ð ктрике величина напряженности электрического поля определяется непосредственно по результатам измерений и нет необходимости дополнительного восстановления формы импульса давления и измерения диэлектричес1 кой проницаемости, сжимаемости и скорости звука в исследуемом диэлектрике.

На фиг ° 1 приведена структурная 20 схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 временная зависимость разности потенциалов между электродами для образца — сэндвича из полиметилме- 25 такрилата (IIMMA), заряженного в коронном разряде; на фиг ° 3 — распределение электрического поля в этом образце, полученное с помощью предлагаемого способа.

Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 1), содержит источник 1 импульсов деформации, образец 2 из твердого диэлектрика, помещенный между двумя металлическими электродами 3 и 4, предусилитель 5 и запоминающий осциллограф Ь.

1.

Производится контроль электрического поля в образце из ПММА, заряженном в поле коронного разряда.

Для зарядки образца две пластины иэ ПИМА толщиной 1 мм помещают на заземленный металлический электрод.

Над поверхностью пластин на расстоянии 5 мм размещают многоострийный электрод, на который подается высокое постоянное напряжение U = 12,5кВ.

При этом вблизи многоострийного электрода зажигается коронный разряд, 4 а на поверхности пластин образуется положительный заряд. После выдержки пластин в поле коронного разряда в течение 10 мин напряжение отключается, а заряженные пластины склады— ваются поверхностями, обращенными к многоострийному электроду. Таким образом получают образец твердого диэлектрика с созданным в его объеме электрическим полем. Затем такой образец — "сэндвич помещают между электродаии 3 и 4 (фиг. 1) — при этом толщина образца ориентирована по оси Z.

На электрод 3 от источника 1 подается импульс деформации, который перемещается в объеме образца 2 со скоростью звука (для П1ЖА скорость звука С = 2,5 ° 10 м/с). При перемещении импульса деформации по образцу

2 между электродами 3 и 4 создается разность потенциалов, характеризующая электрическое поле в образце, которая регистрируется с помощью предусилителя 5 и запоминающего осциллографа 6. Измеряемая разность потенциалов между электродами связана с величиной электрического поля в диэлектрике и воздействующим импульсом деформации соотношением

2.=с

U(t) = (2-1/Е x j P (Z ) E(Z ) dZ, (1) о где U (t) — временная э ависимость разности потенциалов между электродами; и х — диэлектрическая проницаемость и сжимаемость твердого диэлектрика соответственно;

P(Z ) — воздействующее давление;

E(Z ) — электрическое поле в диэлектрике;

С вЂ” скорость звука в диэлектрике.

На фиг. 2 (кривая 1 ) приведена временная зависимость разности потенциалов, получаемая для образца—

"сендвича

Для определения напряженности поля в первой половине образца — "сэндвича" на электрод 3 подается постоянное напряжение (V«„„), величина и полярность которого выбираются таким образом, чтобы электрическое поле в первой половине образца полностью компенсировалось полем, создаваемым приложенным напряжением: Е,(Z)

= Е „,„„ . В этом случае критерием полной компенсации поля в первой половине образца — "сэндвича" является отсутствие разности потенциалов между электродами 3 и 4 в первой половине образца при воздействии на электрод 3 импульса деформации (фиг. 2, кривая 2 ). Искомая величина напряженности электрического по-! ля в первой половине образца определяется непосредственно по результатам измерения: Е,(Z ) = -V „„,„ /Ь, 5 153 где Ч„, „ — компенсирующее напряжение; h - толщина образца - "сэндвича".

Напряжение, при котором происходит полная компенсация no>,я в первой половине образца, равна Ч„,„„ = +4000В.

Таким образом, при толщине обраэца—

"сэндвича" 2 мм напряженность электрического поля в первой половине об4000В разца К вЂ” — — — — — = -2 10 В/и =

210 м

-2 кВ/мм. Для определения величины поля во второй половине образII II ца - сэндвича он поворачивается на о

180 и повторяются описанные операции.

Распределение электрического поля в образце — "сэндвиче", заряженном в коронном разряде, приведено на фиг. 3.

Предлагаемый способ позволяет существенно упростить процедуру контроля электрического поля в твердых диэлектриках, сокращая при этом время измерений.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ неразрушающего контроля напряженности электрического поля в

1029 6 твердом диэлектрике, размещенном между двумя электродами без зазора, заключающийся в воздействии импульсов деформации на один иэ электродов, 5 измерения возникающей при этом межэлектродной разности потенциалов, характеризующей распределение напряженности электрического поля в объекте контроля, и обработке результатов измерения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени контроля, подают постоянное напряжение на тот же электрод, на который воздействуют импульсы деформации, достижения компенсации электрического поля в исследуемой области диэлектрика между электродами, которую фикси20 руют по равенству нулю межэлектродной разности потенциалов в момент времени, соответствующий прохождению импульса деформации через исследуемую область, и определяют величину напряженности электрического поля в исследуемой области как отношение компенсирующего напряжения к толщине диэлектрика.

1531029

Е, к5)ик

Составитель В. Куча

Редактор Н. Тупица Техред М. Ходанич

Корректор М. Максимишинец

Заказ 7950/47

Тирах 714

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101