Устройство для измерения диэлектрическихпараметров материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено 29.10.79 (21) 2833664/18-21

Союз Соаетскив

Социаиистичесмив

Республик! >851285 (51)) . Кл с присоединением заявки М .

G R 27/26

- Государственный комитет

СССР но делам изобретений.н открытий (23) Пфиорйтет

Опубликовано 300781 Бюллетень М9 28

Дата опубликования описания 3pp 781 (53) УДК 621. 317 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.N. Свиридов, Ю.A. Скрипник, A.М. Свиридов и A.Ï.Áóðìèñòåíêoâ

Киевский технологический институт легкой (71) Заявитель (54) JCTPOACTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измерению диэлектрических свойств веществ и материалов и может быть использовано для контроля их качества по значениям отклонения параметров относительно образцового материала.

Известно устройство для определения диэлектрических характеристик материалов, содержащее два одинаковых конденсатораг один из которых может быть заполнен образцовой, а второй - исследуемой средами. Оба эти конденсатора включены в измерительную дифференциальную схему, например дифференциально-индуктивный мост (13.

Недостатками этого устройства являются существенная погрешность измерения, связанная с конструктивной и пространственной неидентичностью конденсаторов, что обуславливает разный дрейф геометрических размеров электродов и диэлектрических свойств подложек при Изменении температуры, а также погрешности, вызванные дрейФом элементов измерительной диффе" ренциальной схемы.

Наиболее близким к изобретению является датчик толщины напыляемых диэлектрических пленок, содержащий диэлькометрическую ячейку, состоящую из двух одинаковых накладных измерительных конденсаторов, закрепленных на противоположных сторонах диэлектрической подложки, электроды одного из которых могут примыкать к образ- . цовому материалу, а электроды второго — к контролируемому. Эти конденсаторы включены в противоположные плечи измерительной дифференциальной схемы, например. мостовой. Большая степень пространственной и конструктивной идентичности элементов диэлькометричной.ячейки данного устройства позволяет регистрировать даже небольшие изменения диэлектрических свойств контролируемого материала (21.

Недостатками известного датчика являются погрешность измерения, обус20 ловленная изменением диэлектрических свойств подложки при изменении тем.пературы, и погрешность измерений, связанная с нестабильностью параметров элементов измерительной схемы.

25 Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в .устройство для измерения диэлектрических параметров материалов, 30 содержащее два накладных измеритель851285 тоРа 10. При помощи пеРеключателей и 7, цепи управления которых соединеы межцу собой и соединены с генеатором 11 низкой частоты, поочередно подключают конденсаторы 1 и 2 к преобразователю емкость-напряжение 8.

Причем при включении конденсатора 1 все электроды конденсатора 2 заземлены и, наоборот, при включении конденсатора 2 все электроды конденсатора

1 тоже заземлены. Так как конденсатор 1 примыкает к образцовому материалу 4, а конденсатор 2 — к контролируемому материалу 5, то при изменении диэлектрических параметров последнего изменяется и емкость конденсатора 2, которая отличается от емкости конденсатора 1 на емкость

4 С. При периодическом подключении конденсаторов 1 и 2 к преобразователю емкость-напряжение 8 на выходе его появляется электрический сигнал с частотой коммутации, который усиливается усилителем 9 низкой частоты и выпрямляется синхронным детектором 10. Выпрямленное напряжение, пропорциональное разности емкостей конденсаторов 1 и 2, фиксируется регистрирующим блоком 12.

Устройство для измерения диэлектрических параметров материалов, содержащее два накладных измерительных конденсатора, состоящих из высокои низкопотенциальных электродов, закрепленных на одной диэлектрической подложке, преобразователь емкость-напряжение и регистрируюший бЛок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены генератор низкой частоты, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и два переключателя, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к высокопотенциальным электродам конденсаторов, а выходы соединены со входами преобразователя емкость-напряжение соответственно, при этом выход одного из переключателей подключен к низкопотенциальным электродам конденсаторов и к земляной шине, цепи управления переключателей соединены между собой и подключены к выходу генератора низкой частоты и к управляющему входу синхронного детектора, сигнальный вход которого соединен через усилитель низкой частоты с преобразователем емкость-напряжение, а выход синхронного детектора подключен к регистрирующему блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бухгольц В.П., Тисевич Э,Г, Емкостные преобразователи в систеных конденсатора, состоящих из высоко- и низкопотенциальных электродов, закрепленных на одной диэлектрической подложке..преобразователь емкостьнапряжейие и регистрирующий блок, введены генератор низкой частоты, усилитель низкой частоты, синхронный детектор и два переключателя, разноименные входы которых соединены между собой и подключены к высокопотен- циальным электродам конденсаторов, а выходы соединены со входами преоб- разователя емкость-напряжение соответственно,.при этом выход одного из переключателей подключен к низкопотенциальным электродам конденсаторов и к земляной шине, цепи управле- .15 ния переключателей соединены между собой и подключены к выходу генератора низкой частоты и к управляющему входу синхронного детектора, сигнальный вход которого соединен через 2О усилитель низкой частоты с выходом преобразователя емкость-напряжение, а выход синхронного детектора подключен к регистрирующему прибору.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит два конденсатора 1 и 2 с низкопотенциальными и высокопотенциальными электродами Формула из б

13-1 ... 13-3 и 14-1. ° .14-3 соотормула изобретения ветственно, диэлектрическую подложку 3, образцовый 4 и исследуемый 5 материалы, переключатели 6 и 7, преобразователь емкость-напряжение 8, усилитель 9 низкой частоты, синхрон- З5 ный детектор 10, генератор 11 низкой частоты и регистрирующий блок 12, Устройство работает следующим образом.

Два накладных геометрически оди- 40 иаковых конденсатора 1 и 2 закрепляют (например напыляют) с разных сторон диэлектрической подложки 3 с большим коэффициентом теплопроводности.

Конденсатор 1 примыкает к образцовому материалу, 4, а конденсатор 2 к исследуемому материалу 5. Эти конденсаторы имеют низкопотенциальные электроды 13-1 и 14-1, которые соединены между собой и подключены к земляной шине, а также высокопотенциальные .электроды 13-2 и 14-2. Все эти электроды могут быть выполнены в виде колец, количество и геометрические размеры которых выбирают исходя иэ предполагаемой глубины зондирования исследуемого материала 5.

Разноименные входы переключателей

6 и 7 соединены между собой и подключены к высокопотенциальным,электродам

13-2 и 14-2 конденсаторов 1 и 2 Вы- 40 ходы переключателей б и 7 соединены со входом преобразователя емкостьнапряжение 8, выход которого соединен через усилитель 9 низкой частоты сигнальным входом синхронного детек- 65

851285

Составитель Л.Сотникова

Редактор М.Митровка Хехред N. Коштура Корректорr. PeBleTHHK

Заказ б 345/б 3 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПНП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мах автоматического управления и контроля. М., Энергия, 1972,,с. 46-48.

2. Авторское свидетельство СССР

9 398814, кл. 6 01 В 7/08, 1973 (прототип).