Способ определения параметров диэлектрических материалов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости, влажности, толщины. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения влияния свойств окружающей среды. Способ определения параметров диэлектрических материалов включает размещение на поверхности материала двух механических связанных электродов, на один из которых подается периодическое напряжение, а на другом измеряется потенциал при удалении материала и значение экстремума потенциала при перемещении электродов относительно материала, искомый параметр определяют по соотношению указанных значений потенциала второго электрода. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1589185 (1)5 G 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4404964/40-25 (22) 29.02.88 (46) 30.08.90, Бюл. 11 - 32 (72) В.Г.Наливаев (53) 551.508.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 977933, кл. G 01 В 7/02, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф 853513, кл. G 01 N 27/60, 1981, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля диэлектрической проницаемости,влажИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля диэлектрических материалов и изделий, определения их диэлектрической проницаемости, влажности, неоднородности, степени полимеризации и др., а также их толщины и толщины диэлектрических покрытий на них. .Целью изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения влияния свойств окружающей среды, На фиг.1 представлена схема устройства для реализации способа; на фиг, 2 — графики зависимости выходной величины от расстояния между электродами и материалом; на фиг.3— графики зависимости выходной величины .от толщины материалов.

2 ности, толщины. Цель изобретения— повьппение точности измерений за счет уменьшения влияния свойств окружающей среды. Способ определения параметров диэлектрических материалов включает размещение на поверхности материала двух механически связанных электродов, на один из которых подается периодическое напряжение, а на другом измеряется потенциал при удалении материала и значение экстремума потенциала при перемещении электродов относительно материала, искомый параметр определяют по соотношению указанных значений потенциала второго электрода. 3 ил..

Устройство (фиг.1), реализующее .способ, состоит из первичного емкостного преобразователя, содержащего ЯЛ высоко- и низкопотенциальный элект- QQ роды 1 и 2 и электроды 3 и 4 нуле- Я вой защиты (последние при жестком Ве соединении составляют один электрод) Я)

-.источника (генератора) 5 периоди- д ческого напряжения и измерительного блока 6. Электроды 3 и 4 соединены с общей точкой электросхемы и обычно заземлены.

Способ реализуется следующим об- а разом.

При удаленном исследуемом материале 7 измеряют в электрической цепи электрода 2 начальное значение сигнала (например, напряжения) U0. Приближают электроды к материалу 7, перемещают совместно все электроды отно1589185 сительно материала или толвко первые три электрода, а электрод 4 оставляют а поверхности материала, и спользуя

ro дополнительно для направления еремещения,измеряют в процессе перемещения экстремальное значение сигнала, Уе„ „По соотношению IJ е„ „и Uo определяют диэлектрический или геометрический параметр материала. В ка- 10

4естве критерия можно использовать величину отношения Б к „ /Ua или (По "ех1т1/Uo 1 (U xyr /Uo) в зависимости от удобства и 9 1 получаемой относител i5 ной погрешности. Первый критерий

Ори Я исследуемого материала больфей, чем окружающей среды, является минимумом выходной величины, второй » максимумом.

Пример, Преобразователь помещают на перемещающее устройство,расстояние d измеряют индикатором часо8oro типа с ценой деления 0,01 мм.

Кривым 8 — 11 соответствуют материалы: фторопласт-4 (с,= 1„9-2,2), оргстекло (Я 23), гетинакс (Я =- 7) и этиленгликоль (Я = 34,5).

Из результатов измерений следует, что выходной сигнал имеет экстремальный характер как функция расстояния и величина экстремума однозначно связана .с величиной Я, чувствительность способа к Я . стремится к мак симуму при 8 1, а асимптотически— к нулю при с. -со, Экстремумы сущест- 3 вуют в диапазоне, составляющем несколько десятков единиц с. °

Критерием оценки параметра является отношение Брх го/11ов де Пекgro

40 и Uo — экстремальное и начальное значения напряжения низкопотенциального электрода или вообще сигнала в его измерительной цепи, Выразим эти напРяжения или сигналы чеРез ко- 45 эффипиенты передачи К < grè К> (экстремальный и начальный), напряжение на высокопотенциальном электроде имеет вид Б g: (11ех л/По)

x U д= Kextr/Ко ° Если К ех г возрастет,например, при увеличении влажнос- . ти окружающей среды, то согласно предлагаемому способу возросший К е„ г делится на возросший же Ко, поскольку они имеют одинаковое направление

55 изменения; в случае отсутствия материала изменение К определяется только изменением свойств окружающей среды, так как она полностью занимает рабочий объем преобразователя,Изменение Кех „ определяется также изменением свойств окружающей среды, но эта среца занимает теперь лишь часть рабочего объема (остальное занимает исследуемый материал), поэтому в данном примере Кр возрастет не ровно на 10, а например, на 5-15Х (различие в величинах изменений K х „ и К тем меньше, чем тоньше исследуемый материал). Величина критерия при этом соответственно:!,1 К г/1,05 Ко =

1,046 К „ /К

0в968

1,1 K „ /1,15

Погрешности измерения определяются как

1 046 КехМKo — КехМК о — — — — — — — 100 7. =

Кюх /К

= 4,бй

И ((0,968 — 1)/1) IOOX = -3,2Х, т. е. в 2-3р А, чем при определении по известному способу. рядок величины.

Использование предлагаемого способа rio сравнению с известными позволяет повысить в несколько раз точВозможность определения толщины материала иллюстрируется графиком фиг. 3. Кривым 8, 10 и 12 соответствуют материалы: фторопласт -4 (f

1, 9 — 2, 2), текстолит (Е 2 7), и Резина мягкая (Я = 2,6 — 3). Горизонтали, обозначенные пунктиром, являются асимптотами кривых 8 и 10, т,е, при толщине материала, большей глубины зоны контроля. Из . графиков следует, что при толщинах р (в данном случае до р = 0,8-0,9 мм) материалов, на порядок меньших, чем поперечные размеры . преобразователя (ф9 мм), зависимость между выходной величиной и р является линейной и чувствительность способа в этом диапазоне толщин максимальная, При величине р порядка поперечных размеров преобразователя чувствительность близка к нулю, и, следовательно, глуби-на зоны контроля имеет такой же по-

5 589! ность измерения в диапазоне Е от

1 единицы до нескольких десятков еди" ннц за счет уменьшения погрешностей от изменения свойств окружающей среды, повышения чувствительности, умень5 шения влияния окружающих тел и внешних электромагнитных полей, позволяет использовать перемещения не только по нормали к исследуемой поверхности, но и другие виды перемещений, упростить измерительное устройство и повысить чувствительность при перемещении части электродной системы, 15

Способ позволяет контролировать с помощью лишь одного устройства твердые (с неровными и загрязненными поверхностями), эластичные, жидкие и сыпучие материалы, толщину пленоч- 20 ных материалов (в том числе трудно поддающиеся контролю замкнутые оболочки, колеблющиеся в процессе их изготовления, например, при рукавном способе производства полиэтиленовой - 25 и др. пленок и диэлектрических пок85

6 рытий на них), причем в линейном

;диапазоне выходного сигнала.

I Формула изобретения

Способ определения параметров диэлектрических материалов с помощью двух механически связанных электродов, на один иэ которых подают периодическое напряжение, а на другом измеряют напряжение, включающий перемещение электродов относительно материала и измерение в процессе перемещения экстремального значения напряжения второго электрода, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет уменьшения влияния свойств окружающей среды, измеряют напряжения второго электрода при удаленном от электродов материале, а искомый параметр определяют по соотношению значений напряжений второго электрода при экстремуме и при удаленном .от электродов материале.

Фиг.1

1589185 р-(и/и ИЮ

Фиг.2

11-(МЫЛ/И1 ° t00%

1б

Составитель В. Немцев

Редактор Л. Веселовская Техред M,Äèäûé Корректор N. Кучерявая Заказ 2537 Тираж 510 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