Способ определения постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектрика и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроизмерениям , в частности к определению электрофизических свойств диэлектрических материалов, и может быть использовано для определения постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектриков, например диэлектрических жидкостей. Цель изобретения - расширение области применения способа. Для измерения постоянной времени релаксации объемного заряда исследуемым диэлектриком 1 заполняют пространство между двумя плоскопараллельны- Г ми электродами 2 и 3, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика 4 с проводимостью много меньшей, чем у исследуемого, и прикладывают к электродам постоянное напряжение от источника 6. Вычислительный блок 8 при этом определяет постоянную времени изменения напряженности электрического поля ТЕ , измеряемой с помощью датчика 7 у поверхности электрода 2. Благодаря измерению начального значения напряженности поля в момент приложения с помощью блока 13 выборки-хранения и перемножения его с ГЕ перемножителем 14 достигнута, возможность определения постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектриков с неизвестной диэлектрической проницаемостью. Реализующее способ устройство содержит также переключатель 5, пороговые блоки 9 и 10, преобразователь 11 интервала времени в напряжение, блок 12 управления, ключ 15, индикатор 16. 2 с. и 1 з.г,. ф-лы, 1 ил. S (Л Vearar

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 R 29/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ДВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4303300/21 (22) 08.09.87 (46) 07.12.91, Бюл. N 45

{72) В,С.Аксельрод и К.Б.Щигловский (53) 621.317.054(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1465819, кл. 6 01 R 29/12, 1989.

Автсрское свидетельство СССР

¹ 667700990077, кл. 6 01 R29/12,,1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ РЕЛАКСАЦИИ ОБЪЕМНОl 0 ЗАРЯДАДИЭЛЕКТРИКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к определению электрофизических свойств диэлектрических материалов, и может быть использовано для опредсления постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектриков, например диэлектрических жидкостей, Цель изобретения — расширение области применения способа. Для измерения постоянной времени релаксации объемного заряда исследуемым диэлектриком 1 заполняют пространство между двумя плоскопаралл

БЫ, 1697020 А1 ми электродами 2 и 3, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика 4 с проводимостью много меньшей, чем у исследуемого, и прикладывают к электродам постоянное напряжение от источника 6, Вычислительный блок 8 при этом определяет постоянную времени изменения напряженности электрического поля те, измеряемой с помощью датчика 7 у поверхности электрода 2. Благодаря измерению начального значения напряженности поля в момент приложения с помощью блока 13 выборки-хранения и перемножения его с те перемножителем 14 достигнута, возможность определения постоянной времени релаксации объемного заряда диэлектриков с неизвестной диэлектрической проницаемостью. Реализующее способ устройство содержит также переключатель 5, пороговые блоки 9 и 10, преобразователь l1 интервала времени s напряжение, блок 12 управления, ключ 15, индикатор 16. 2 с. и 1 з,г,. ф-лы, 1 ил, 8 о о

1697020

Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к определению злектРОфИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ материалов, и может быть использовано для определения постоянчой E.ðåìåíè релакса- 5 ции объемного заряда диэлектриков, например диэлектрических жидкостей.

Цель изобретения — расширение области применения на диэлектрики с неизвестной диэлектрической проницаемостью. 10

Сущность способа состоит в следующем.

Исследуемый диэлектрик помещают между плоско-параллельными электродами, хотя бы один из которых покрыт слоем 15 вспомогательного диэлектрика с пренебрежимо малой по сравнению с исследуемым электропроводностгло и диэлектрической проницаемостью е, К электродам прикладывают постоян- 20 ное напряжение U, измеряют величину напряженности поля Ео на электроде, покрытом вспомогательным диэлектриком, в момент прило>кения напряжения U, а также измеряют постоянную времени TE изме- 25 ненlflÿ напряженности поllÿ на том же электроде.

По измеренным величинам, зная толщину Вспомогательного диэлектрика, Вычисляют искомую постоянную времени 1.. 30

При приложении постоянного напряжения к электродам В межзлектродном Flpo странстве возникает электрическое поле, напряженность которого В каждом из.слоев >5 зависит от их толщин и диэлектрических проницаемостей. Пусть толщина слоя исследуемого диэлектрика равна Н, суммарная толщина слоев вспомогательного диэлектрика равна Н2, диэлектрическая 40 проницаемость исследуемого диэлектрика е„приложенное к электродам напояжение

U. Тогда Величина скачка напряженности поля Ep Bo вспомогательном диэлектрике и на прилегающем к нему электроде в момент 45 включения напря>кения U и

-о — - . (1) е

Н1+ 2

Е1

После включения напряжения О за счет электропроводимости исследуемого диэлектрика в нем под влиянием поля начинает протекать электрический ток, плотность которого ) пропорциональна напряженности поля Е1 в этом диэлектрике и eI.o удельной обьемной злектропроводимосги у.

) -= f Е1 (2)

В соответствии с законом сохранения заряда на границах раздела диэлектриков формируются поверхностные заряды, поверхностная плотность которых равна о .

Процесс формирования этих зарядов описывается дифференциальным уравнением дсг —;т=j =-rE1

Решение этого дифференциального уравнения с учетом граничных условий (4) g = ЕоЕŠ— ЕоЕ1Е1

U е

Е1

Н1+ Н2 (" " ) Н2 е Н+Н

Е1,(1 t 6В) (6) где TE — постоянная времени изменения напряженности поля, равная

ttE E= (+ — „ .— } (7) Подставляя в (7) выражение для е1, полученное из (1), ЕН1Ео

A—

U-ЕоН2 (8) получаем

U Е =

ЕоН2 (9) Отсюда определяется постоянная времени r

Ео 12 т =Те

U (10) Величина те может быть определена как при возрастании напря>кенности поля у электрода, так и при убывании после замыкания между собой электродов.

На чертеже приведено устройство, реализующее способ. и связи напряжения U с напряженностями полей в диэлектриках

U = Е1Н1+ ЕН2 (5) дает выражение для напряженности Е во вспомогательном диэлектрике и, соответственно, на прилегающем электроде

1697020

Устройство содержит исследуемый диэлектрик 1, плоско-параллельные электроды

2 и 3, вспомогательный диэлектрик 4, переключатель 5, стабилизированный источник

6 напряжения, датчик 7 напряженности 5 электрического поля, выполненный в виде изолированного ат электрода 2 металлического электрода, вычислительный блок 8, включающий в себя пороговые блоки 9 и 10 и преобразователь 11 интервала времени в 10 напряжение, блок 12 управления, блок 13 взятия выборки и хранения, перемножитель

14, ключ t5 и индикатор 16, Устройство работает следующим образом. 15

В исходном состоянии пластина (электрод) 3 через переключатель 5 ссединена с корпусной шиной, По команде блока 12 управления через переключатель 5 на электрод 3 подается напряжение от источника 6, 20

Одновременно блок 13 по команде блока 12 управления запоминает начальное значение выходного напряжения датчика 7. пропорциональное Ео. В дальнейшем напряженность поля у электрода 2 экспонен- 25 циально возрастает.

После достижения установившегося значения напряженности поля Е по сигналу блока 12 переключатель 5 замыкает электрод 3 на корпус. Напряженность поля на 30 электроде 2 и, соответственно, выходное напряжение датчика 7 экспоненциально уменьшается. При этом последовательна срабатывают пороговые блоки 9 и 10, отмечая моменты времени достижения í"-пр - 35 женности электрического поля Е и Е .

I 11

На выходе блока 11 формируется напряжение, пропорциональное 7е, в соответствии с формулой где h,t — интервал времени между момента-, "5

1 ii ми достижения заданных уровней Е и E .

На выходе перемножителя 14 в соответствии с (10) формируется сигнал, пропорциональный 7, который через ключ 15 после срабатывания второго порогового блока, т,е. после завершения формирования сигнала на выходе блока 14, передается на индикатор 16, отградуированный в значениях постоянной времени 7 .

Таким образам, благодаря измерению напряженности поля Ео на электроде в момент непосредственно после подачи напряжения достигнута возможность определения 7 для диэлектриков с неизаестной заранее диэлектрической праницаемастыо.

Форму",à изобретения

1. Способ определения постоянной времени релаксации обьемното заряда диэлектрика. согласно которому исследуемым диэлектриком заполняют пространство между плоско-параллельными электрода- ми, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика с электрической проводимостью много меньшей, чем у исследуемого, к электродам прикладыBBþò постоянное напряжение 0 и измеряют постоянную времени 7 изменения напряженности электрического поля на покрытом вспомогательным диэлектриком электроде, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения на диэлектрики с неизвестной диэлектрической проницаемостью, измеряют напряженность поля Ео на покрытом вспомогательным диэлектриком электроде в момент приложения постоянного напряжения, а постоянную времени 7 определяют по формуле

ЕоН

7 = 7à ——

3 где Н вЂ” толщина слоя вспомогательного диэлектрика.

2. Устройство для определения постоянной времени рела:<сации сбьемного заряда диэлектрика, содержащее два плоско-параллельных электрода, хотя бы один из которых покрыт слоем вспомогательного диэлектрика с 11равсдимостью много меньшей, чем у исследуемо с диэлектрика, источник напряжения, через кл1оч подключеннь и к зг;ектродам, датчик напряженности электрического поля, расположенный на покрытом вспомогательным диэлектриком электроде, cаединенный с вычислительным блоком, индикатор и блок

УПРаВЛЕНИЯ, СаЕДИНЕНнЫй С УПРаВЛЯ1ОЩИМ входом кл оча, а т л и ч а ю щ е р. с я тем, что, с целью расширения области применения, в него введены перемножитель и блок выборки-хранения, вход которого соединен с датчиксм напряженности электрического поля, управляющий в>:ад — с блоком управления, а выход — с первым входам леремножителя, второй вход котарогс соединен с выходом вычислительного б "Iака. а выход соединен с индикаторам.

3. Устрой † па и. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вы исл11тельный блок выполнен

1697020

Составитель В.Максименко

Редактор В.Бугренкова Техреа, M,ÌDðãåíòàë Корректор B.Ãèðíÿê

Заказ 4304 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ун,, :г»спи»а. 101 в виде двухпороговых блоков, входы которых соединены параллельно, а выходы под" ключены к входам преобразователя интервала времени в напряжение.