Устройство для измерения поверхностного потенциала

 

Изобретение служит для уменьшения погрешности измерения поверхностного потенциала н повышения входного сопротивления устройства. Устройство состоит из генератора 1 переменного напряжения звуковой частоты, усилителя 3, выпрямителя 4, блока 5 сравнения , индикатора 7 и измеряемого конденсатора 8. В устройство введены источник 6 опорного напряжения, дифференциальный конденсатор 2. Секции последнего включены последовательно по переменному сигналу и параллельно по постоянному. Внутренняя обкладка дифференциального конденсатора надежно изолирована, что исключает утечку заряда с поверхности измеряемого образца. 4 ил. Q

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

И11 4 С 01 К 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4007905/24-21 (22) 15.01.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) В.Н.Таиров (SU) и Андрэ Шолъц (DD) (53) 681.317.7(088.8) (56) ПТЭ, 1977, У 3, с. 165-168.

Кальницкий А. П. и др. Измерительная техника, 1980, 11 5, с. 56-57, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХH0GTH0I 0 ПОТЕНЦИАЛА (57) Изобретение служит для уменьшения погрешности измерения поверхност„„SU„„1411687 А 1 ного потенциала и повышения входного сопротивления устройства. Устройство состоит из генератора 1 переменного напряжения звуковой частоты, усилителя 3, выпрямителя 4, блока 5 сравнения, индикатора 7 и измеряемого конденсатора 8. В устройство введены источник 6 опорного напряжения, дифференциальный конденсатор 2. Секции последнего включены последовательно по переменному сигналу и параллельно по постоянному. Внутренняя обкладка дифференциального конденсатора надежно изолирована, что исключает утечку заряда с поверхности измеряемого образца. 4 ил.

1411687

Изобретение относится к технике электрометрии и может быть использовано в измерительной технике для измеречия поверхностного потенциала электроизолированных и поляризованных диэлектри он конденсаторов.

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения и повышение входного сопрстивления устройства. 10

На фиг. 1 показана блох-схема !

9 устройства на фиг,. 2 — схема включения дифференциального динамического конденсатора; на фиг 3 — конструкция дифференциального динамического 15 конденсатора; ía фиг. 4 — передаточ= ная характеристика дифференциального динамического кондвн(-.атора (= C (U ) где 1U i = t U U1 = l U l + j U I при U U, (О; U — входное напряже- 2О ние,, U - напряжение смещения, Ус-ройство (фиг. l состоит из генератора 1 переменного напряжения звуковой частоты, выл<од которого подключен к одной из крайних обкладок 25 дифференциального динамического конденсатора 2,. усилителя 3., вхоц которого подключен к второй крайней обкладке дифференциального конденсатора, a на выход(имеется вь»прямитепь 30

4, и схемы 5 сравнения, входы которой подключены к выходам выпрямителя и источника 6 опорногб сигнала, а выход подключен к индикатору 7. Внутренняя Обкладка дифференциальногО конденсатора подключена к измерительному зонду,. который представляет собой обкладку измеряемого конденсатора 8, потенциал которой необходимо измерить. 4О

При описанном включении в схему (фиг, 2) дифференциального конденсатора его секции включе»ны ITGcJI äîвательно по переменному сигналу и па43 р Лллель нО пО постоянному, Внутренняя

Обкладка дифференциального конденсатора надежно изолирована, что исключает утечку заряда с поверхности измеряемого образца. Происходит лишь перераспределение заряда с измеряе5П мого конденсатора на дифференциальный, что учитывается прМ обработке результатов измерений

Устройство работает "педующим образом, Величина переменного тока генератора переменного напряжения звуковой частоты„ текущего через гифференциапьньп .:<онденсатор между двумя крайними обкладками, зависит от величины потенциала на средней обкладке, служащей входом устройства. Это достигается тем, что дифференциальный конденсатор выполнен из сегнетоэлектрика с полевой зависимостью диэлектрической проницаемости большой крутизны (фиг. 4) и малой остаточной поляризацией для исключения гистерезисного эффекта, а также большим омическим сопротивлением. Таким образом, показания индикатора определяются. >Qx

S„T запое изменение суммарного заряда дЦ перераспределяется íà С> и С, следующим образом .

dQ1 (c„+ cá,)

М„ /4„(3) (4) где Sо — полная поверхность динамического конденсатора (фиг. 3).

Следовательно, изменение заряда

Ц„, имеет вид

CI, =,,,х

Щ„= Е,(E - - - + E — ) Ж. (5)

S S, к о ,Это справедливо лишь для малых изменений Q>. Ha самом деле зависит от напряжения U (фиг. 4) С учетом (б) уравнение (5). принимает форму (Б» В, Я, 5 1о П1 (7) входным потенциалом.

При необходимости измерения поверхностного заряда или электрического коэффициента при помощи устройства следует пользоваться калибровочной кривой, которая может быть получена следующим образом.

Пироэлектрический коэффициент Р равен изменению поверхностного заряда образца 4 Ц„„ деленному на изменение температуры дТ и площади обрацза S>! « I 168i ся, что

0, И (Е1-E3) S oU о1 < о (8) р - К ц(Р

После интегрир пвавия (7) получает (Ex QE+ +

Uî ц — — +(Я +

Бх

Х Ge d

E,-E, „>s. х.и ) <9>

Окончательно получают выражение для пирокоэффициента как функции поверхностного потенциал U

+ E< — f» U )S + (Еч-E Ó.) SoU (О) Может быть построена калибровочная кривая для измерительной головки. Дпя построения калибровочной . кривой с учетом замены образцов целесообразно использовать зависимость образующегося поверхностного заряда от постоянного напряжения на входе U (9).

Таким образом строится семейство калибровочных кривых с параметром

Еи Sr

Формула из обретения

Устройство для измерения поверхностного потенциала, содержащее генератор переменного напряжения и последовательно соединенные усилитель, выпрямитель, блок сравнения и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 20 что, с целью уменьшения погрешности измерения и повышения входного сопротивления устройства, в него дополнительно введены дифференциальный динамический конденсатор с тремя обкладками, выполненный из сегнетокерамики, и источник опорного напряжения, причем две крайние обкладки дифференциального конденсатора включены между выходом генератора переменного

30 напряжения и входом усилителя, средняя обкладка служит входом устройства, а выход источника опорного напряжения подключен к второму входу блока сравнения.

1411687

Составитель В. Степанкин

Редактор О. Юрковецкая Техред Л.Олийнык Корректор Э. Лончакова

Заказ 3650/41

Тираж 772 Подписно е

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