Устройство для измерения глубины проникновения электрического поля емкостного датчика

ОПИСАНИЕ

И ЗОБ РЕТ Е Н ИЯ„

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ У (ii) 440 6l4

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 26.05.72 (21) 1789905/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.08.74. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 11.02.75 (51) М. Кл. G 01г 27/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 621.3.011.5 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. Г. Матис и Х. Э. Слава

Институт механики полимеров АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЛУБИНЫ

ПPOHИКНОВЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

ЕМКОСТНОГО ДАТЧИКА

Изобретение касается электроизмерительной техники и предназначено для неразрушающего контроля диэлектрических материалов путем измерения комплексного сопротивления измерительного конденсатора при разных глубинах проникновения электрического поля в исследуемый материал.

Известно устройство для изменения глубины проникновения электрического поля — конденсатор, содержащий основные и дополнительные электроды и двухпозиционный переключатель, одни контакты которого соединены с электродами на минимальную глубину проникновения электрического поля в исследуемый материал, а другие на максимальную.

В результате переключения переключателя меняется геометрия измерительного конденсатора и, следовательно, зависимость емкости конденсатора от диэлектрических и геометрических параметров контролируемой детали.

По полученным двум значениям определяют диэлектрические характеристики материала с исключением влияния неконтролируемых факторов, например с исключением влияния воздушного зазора между электродами и поверхностью контролируемой детали.

Однако известное устройство характеризуется тем, что при перекл|очении электродов меняется расположение зазора между элект1зодами по отношению к контролируемой поверхности. Следовательно, меняется условие воздушного зазора между электродами и контролируемой поверхностью в случае нерегулярных неровностей последней, в результате

5 чего снижается точность измерения. При переключении электродов можно получить только два дискретных значения глубины проникновения поля в исследуемый материал, следовательно, известный способ может быть ис10 пользован только для двухпараметрового контроля.

Цель предлагаемого устройства — повысить точность имерения и обеспечить плавность из15 менения глубины проникновения электрического поля.

Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным источником питания с регулируемыми параметрами выходного на20 пряжения, например амплитуды и фазы, выход которого подсоединен, по меньшей мере, к одному дополнительному и низкопотенциальным электродам. Изменением параметров выходного напряжения дополнительного источ2 ника можно добиваться плавного изменения глубины проникновения электрического поля на необходимую величину.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2а и 2б — картина

30 электрического поля для двух значений фазы

440614 питающего напря>кешгя дополнительного источника.

Устройство состоит из основных электродов —...,высокопотенциального 1 и низкопотенциальных 2 и 3, дополнительных электродов 4 и 5, которые приложены к исследуемому материалу б. Основныс электроды 1, 2 и 3 подключены к источнику 7 питания, дополнительные электроды 4 и 5 — к источнику 8 питания с регулятором 9 амплитуды и фазы 10 питающего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При работе в режиме периодических колебаний более целесообразно требуемую глубину проникновения электрического поля установить путем изменения фазы напряжения дополнительного источника питания. Для пояснения работы устройства в этом режиме на фиг. 2 приведены соответствующие картины поля. На фиг. 2а показана картина поля при фазе 0 между основным электродом 1 и дополнительными 4 и 5. Основному высокопотенциальному электроду 1 сообщен потенциал + V<, низкопотенциальным электродам 2 и 3 — потенциал — V> (см. фиг. 2а).

Дополнительным электродам 4 и 5 сообщен потенциал +U, совпадающий по фазе с потенциалом + V>. Образуется электрическое поле, картина которого показана на фиг, 2а с условной глубиной проникновения поля, равной Z.

Во втором случае (см. фиг. 2б) при помощи фазовращателя 10 дополнительного источника питания 8 изменяют фазу напряжения дополнительных электродов 4 и 5. В качестве примера на фиг. 2б приведена картина поля, когда фаза изменена на 180, т. е. потенциал дополнительных электродов 4 и 5 в V в противофазе с потенциалом +V основного электрода 1. Таким образом, во втором случае существенно меняется картина электрического поля и условная глубина проникновения электрического поля в этом случае принимает значение Zz, которое меныпс по сравнению с глубиной проникновения Z< в первом случае.

Для получения более, чем двух значений глубины проникновения поля весь диапазон изменения фазы питающего напряжения дополнительных электродов от 0 до 180 может быть разделен на несколько частей.

Основные электроды 1, 2 и 3 гальванически не связаны с дополнительными электродами 4 и 5, а параметры конденсатора с целью дальнейшего подсчета диэлектрических параметров исследуемого материала измеряются только между основными электродами 1, 2 и 3. Поэтому при различных измерениях полностью соблюдаются идентичные условия контролируемой среды и зазора между электродами и поверхностью контролируемой среды.

При работе в непериодическом режиме, на О пример при исследовании характеристик заряда или разряда конденсатора, приложенного к исследуемому материалу, необходимое изменение глубины проникновения поля более целесообразно производить путем установки амплитуды напряжения регулятором 9 дополнительного источника питания 8.

Предмет изобретения

Устройство для изменения глубины проникновения электрического поля емкостного датчика, содержащее основные высокопотенциальные и низкопотенциальные электроды, подключенные к источнику питания, и дополпителы;ые электроды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и обеспечения плавности изменения глубины проникновения электрического поля, оно снаб>кено дополнительным источником питания с регулируемыми параметрами выходного на40 п ряжения, выход которого подсоединен, по меньшей мере, к одному дополнительному и низкопотен циал ьному электродам.