Бесконтактный способ определения удельной электрической проводимости

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()626403

Союз Советских

СоыиалистическиЯ

Республик (61) Дополнительное к азт. сэид-з: (22) Заявлено 20.05.77 (21) 2487629/18-25 (51) М. Кл.- G 01 Ж 27/02 с присоединением заявки .ивЂ

Государственный комитет

Совета Министров СССР по лелам изобретений и открытий (23) Приоритет— (43) Оп бликовано 30.09.78. Бюллетень ¹ 36 (-. 53 Дата опубликования о и сан;iii 07.09.78 (53) х ДК 543 25 (088.8) (72) Автор изобретения (71) 3аяво3тель

К. М. Поливанов (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

Изобретение относится к област:I içìeрення электрических свойств проводниковых и полупроводниковых материалов.

Известен ряд способов бесконтактного определения удельной электрической,проводимости (удельного электросопротивления) проводящих и полупроводящих веществ. Так, это возможно путем определения тепловых потерь в образце, в: есеннох3 в переменное электрическое или магнитное поле. Beë:i÷iiíà проводимости сможет быть определена либо |по нагреву образца, либо

r!o изменению комплексного сопротивления элемента (коч3денсатора, катушки), создающего переменное поле. У этих способов сравнительно малая чувствите IbHocTb u большие погрешности.

Известны также способы, основанные на механическом взаимодействии переменного магнитного, поля с образцом, в котором это лоле создает вихревые токи.

Наиболее близким по технической сущности является бесконтактный способ определения удельной электрической проводимости твердых полупроводниковых и проводниковых мате риалов, основанный на силовом взаимодействии ма-.нитного поля с вихревыми токами, наводимыми этим полем в образце при взаимном повороте подвешенного H3 ii :IT. ооэазца II поля.

Этот способ обладает рядом недостатков. Основной из них — необходимость создания достаточно однородного и мощного вращающегося поля, не содержащего высших гармоник. При питании вращающегося поля от промышленной трехфазной сети на результатах измерений сказывается нестао:1льность частоты, а пользование специальным генератором связано с дополнительными трудностями. В расчетную формулу входит радиус шара в пятои степени, поэтому относительная погрешность определения проводимости по крайней мере в пять раз превышает относительну1о,погрешность определения радиуса сферы. Кроме того, в расчетную формулу, входит упругость нити подвеса, что требует ее независимого определения. Это особенно неудобно при высоо- и низкотемпературных измерениях.

20 Целью изобретения является упрощен ie устройства и уменьшение погрешности определения электрической проводимости тзердых тел, основанного на силовом взаимодействии вихревых токов в образце с!Bilззазшим их магнитным полем.

Указанная цель достигается тем, что оопазец помещают в неподвижное магнитное поле. относительный поворот поля и образца обеспечивают;вращательными сколебаниями образца вокруг оси подвеса, а опре()2Д0ч деление удельной электрпческо f прозоди— мости !произвалят по зависимости ге:;103 и с;екремента затухания ;колеба:!Ий 3 свободном режиме от велич;1-lbl ма".. :. т-io поля.

Зависп."1(ость t)ie)Kду».!ельной элект )1!ч ской !проводимостью О, декреме:-(том затухания и ма,кпт:(ым полем 8 э ооще.(с.луча-.имсет ви(д

Я, Я

Ь -- В (2,!

1tGd .-:.10 Т „, пле Т „-- минимальный lie!)»0 крутиль Ых колебаний образца при измсре(гиях, 0 — характеристический разме;) QL)разца в случае сферы, цилиндра !(ли диск;. равный их диаметру.

Величинами, кепос;)едственно 011;) c,.".e ляамых(и на опыте при опрелелении элсктрической про!водимост)и ланчым метало», сл)жат !период Т крутильных ко lcoBHllii образца !при различных зна(ения; поля и начальная и конечная амплиту!ла этих колеба: ий для серии из неакольких (и) колебаний:

А„и А, соответственно. Вел:.Iчика р, соОTветствующая данному значени(о поля, ма)кет быть найдена из соотношений

1 Л„ (3 =-== — „ l rl либо пце То и pt) — Hepiioд и декре!)(ент системы !в отсутствии поля.

Пользование первым пз этих ний !предпочтительно при малы затухания соотгношеХ (МНОГО

I 1jC ЗНачснпя декремента 3!!Т»хания (ь H )! соответствуют значенням поля В! и В;.

Коэффциент k завпснпг от фо,я(ь(и 3 оощем случае от размеров обэазца.

Д!я сплошной сферы А =8р, где р— плотность материала образца.. (ля образ цов другой формы. к которым ланный НОСОб rIplf)(PHH)i, KBK H C!IIOCOO-H )ÎTOTI! II, 332чанпе k может быть та(кже найде!!о:ia уравнений !классической электроликам tea:I. CIifñ о определено экспериме!(талька.

В случае сплошных сферических об ызцов с!пособ применим и к материалам, обл(!дающиъ()1агн)(тны»1(сзойст:12)i:I, О .!како при усл ов(ги постоя i-:c Taa м а с(к!)н(и 1 проницаемости матер iaла 11, т. с. в от ут твпи эффектов п(стерез:Ica, магнитка(1 ан:Iзотроп IH, насыщения, объемноп:(еолноролНОСТИ М(!ГНИТПЫХ CHOIICTH H Т.

Соотношение (1) cri:)авг (диво гон условии

2г

» e i! ьц:1: I, ч е м ) 3 . ч =. 1 и я х (з, Вт ;) р ы. 1(i ) при больш!и знaч-,ниях "). (На !230:-:oe Ог(.локек!(е может быть осуществлено, на;пр.(мер, поворотам держателя нити. Пара метр ь". Ног(ебаний !Огу быть опрелелены с прiiмекением светового отсчета. Опрвделeif;I = - га!)аиетров,кос!ебани!1, а также обраоотка резул: татов, вплоть до

I) вычисления з; ач аии О, могут быть aвтоматизированы госредст(зом обычных мета (Ов.

Независю orо с)п)аде лания парамет;)ов нит:t:12 требуется, т2к как Они (п1) и гнользоI33:iи:1 лакнь ). сгособо;t, !Итыва!Отея авто15 мати (ески.

В отсут: —.311! гравитационного !поля (з сисвесомаст и) Ос ð aзец может быть ф r:.:iрован:зум(! I acTHHóòbtì I нитвмн.

113)(е!) ения эл 3! TI)1ГlеОк0Й провод !)!()ст(1

:I It! i . l bl » Cia 0 C 0 б о л(!О bb I I : в bl H 0 л H C ii I H 3 Ii e.гных, aлю)» и! Ilевых и эоонi!товых !ша))3х лиамегрюм 2 со!. Для подвеса применялась

:3 I Ixpoiмс!HBH !:l! Ti; ..; Ia)IHT1)olf 0,2 ЯЯ и ной 10 — 25 с.!!. А:,.плиту (а колебаний определялась с гломоц:ью аветового отсчета, 2 длительное-.ь (2(;;: 10 ко.a-coal!i(i . 20—

120 с — Схе)(ой = фоторезистором, реле, ша30 Гoab!» Иск :Iте, (е . 11 э,IPKT1)H÷ecêHì ceK ÷H.(0мера".. г(ля:cc.: -доза!(ия,г!ровэлни!ков достаток!!О было м;I H;(Tного поля 0,02 Т, эбонита —,до 0,6 T. Относительная погрешность определания G цр!:I разл(11(ных длинах

35 НИтп И ВЕЛ; !riiiaX ПОЛЯ НЕ ПрЕВЬ)ШаЛа 1O1(), для мели и а,!ю:,(икия найденные значе:!1(я

0 О.IИзки к ТЯОЛFI llablUI.

Предлагаем ыи а! .особ,обеспечпв а ет воз10 можность точных беско:(тактных измерений удельной электричеако((!п,)аводимости ши.рокого класса материалов !при различной форме образцов с !помощью простых технических средств.

Формулы изобретен(ия

Бесконтакпный способ определения уделькой электрической проводимости твердых лроводки(ксвых и (полуправодниковых материалов, основанный на силовом !взаимодейст)вии магнитного поля с вихревыми токами, наводимыми этим полем в образце при взаимном повороте 1IIO(BP(lleHHQI на нити образца и !поля, отл и ч à Io щ и и ся тем, что, с целью упрощения устройства и уменьше!(ия !погрешности, образе(ц помещают в наподвижное магнитное поле, относительный наворот поля и образца обеспечи!вают вращате ibH )