Способ измерения потенциалов статического электричества

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социвлистических

Реслублик (1)978056

I г (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23. 06. 81 (21)3306292/18-21

Р )М g+ з

G 03. R 19/00 с присоединением заявки Нов

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

)S3j УДК 621. 317.. 7 (088. 8) Опубликовано 30.1 18 2 . Бюллетень М4 4

Дата опубликования описания 30.1182 (72) Авторы изобретения

А.С. Скачков, И.С. Лавров и С.Y..Тимонов

Г °:

ki ордена . " и л= гитут- .

Ленинградский ордена Октябрьской Революции трудового красного Знамени. технологический им. Ленсовета (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛОВ

СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к области параметров статистического электричества и может быть использовано при измерении электрических потенциалов, образующихся при хране.нии и транспортировке диэлектрических. жидкостей и сыпучих материалов.

Известен способ измерения потенци- 10

,=алов статистического электричества с

;использованием емкостного элемента с токопроводящей частицей аналогичный зондову, состоящий из следующих, опе раций: емкостный элемент вносят в 15 исследуемую область поля так, чтобы силовые линии поля были перпендикулярны поверхности его измерительного электрода; емкостный элемент устанав-. ливают на заданном расстоянии от ис- 2п точника поля; по началу колебаний токопроводящей частицы между электродами, определяемому визуально, производят отсчет. При внесении емкост.— ного элемента в контролируемую область поля между электродами возникает разность потенциалов ° Если электрическая сила, действующая на токо.. проводящую частицу, превысит ee sec> силу адгезии и др.,то начинаются коле;,бания частиц между электродами f 1) .

Однако известный способ измерения потенциалов статистического электричества имеет ограниченную область использования, не обеспечивает высокой точности измерений и не безопасен. Указанные недостатки обусловлены тем, что отсчет измеряемой величины приходится производить тогда, когда емкостный элемент с частицей и сам оператор находятся в электрическбм поле на небольшом расстоянии от его источника. При этом следует отметить, что источником поля может явЛяться порошкообразное BB ,накопившее заряд вследствие пересйп ки, горючие жидкости и т.д. В этом случае нахождение оператора вблизи источника опасно и недопустимо по требованиям техники безопасности..

Кроме того, не всегда имеется возМожность произвести отсчет. непосредственно у источника поля, например в труднодоступных и плохо освещенных местах (бункерах, баках и др.).

Необходимость ориентации емкостного элемента при внесении в измеряемую область поля создает дополнительные трудности, так как обычно подход к источнику поля ограничен.

978056

Нахождение оператора у источника поля в момент измерения искажает картину поля, так как вносит дополнительную,погрешность в измерении.

При этом величина погрешности может достичь 20-303 и более. 5

Цель изобретения — повышение точности отсчета, расширение области использования и обеспечение безопасности измерений.

Поставленная цель достигается тем,10 что согласно способу измерения по,тенциалов статического электричества, основанному на внесении в контролируемую область поля емкостного элемента, между электродами которого 15 расположена токопрОводящая сферичес- ( кая частица, производят фиксацию частицы после прекращения ее колебаний в прАе, выносят емкостный элемент,.устраняют фиксацию и регист-2О рируют значение измеряемого параметра..

Фиксация частицы в поле прекращения колебаний обеспечивает сохранение свободных зарядов на электродах при выносе емкостного элемента из контро- 25 .лируемой области, т.е. позволяет как бы запомнить информацию, а в дальнейшем произвести измерения в удобном для оператора месте. Устранение фиксации частицы вне поля дает возможность проводить измерения, используя компенсационные методы, путем воздействия на частицу различных полей (магнитных, электрических, гравитационных и др.) .

На фиг. 1-3 приведены схемы устройства реализующих предлагаемый способ.

Пример 1. Проводят измерение потенциала электростатического поля с помощью устройства (фиг.1) содержащего прозрачный корпус 1, заполненный диэлектрической.жидкостью 2, в который вмонтированы электроды 3 и 4, выполненные из не- ., магнитного материала — бронзы. Меж- 45 ду электродами расположена электропроводящая сферическая частица 5, имеющая плотность, равную плотности диэлектрической жидкости 2, изготовленная из магнитомягкого материала, 50 например никеля. Со стороны заземленного электрода 3 расположен. постоянный магнит 6, который укреплен на подвижной оси 7 механизма 8 перемещения, а чувствительный элемент 9 соеди-55 он с измерительным электродом 4..

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением удаляют при помощи механизма 8 перемещения посто- 60 янный магнит 6 на максимально! возмож ное расстояние от электропроводящей частицы 5. Затем вносят устройство в измеряемую область поля, так чтобы чувствительный элемент 9 был нап- 5 равлен в сторону источника поля. При ,этом на чувствительном элементе 9 индуцируется заряд и = 1(1)

65Е

4Л где P — диэлектрическая проницаемость;

S- площадь чувствительного элемента;

Е -напряженность электростатического поля, а между измерительным и заземленным электродами 3 и 4 возникает разность потенциалов где С вЂ” емкость системы.

В результате на электропроводящую частицу 5 действует сила электрического поля

1 эл.=4 5 Tl < — ° R, (ъ) где d — расстояние между электродамиу

R — радиус проводящей сферы;

Š— диэлектрическая проницаемость среды.

Под действием этой силы проводящая сфера совершает колебания между электродами, причем эти колебания продолжаются до.тех пор, пока все свободные заряды с измерительного электрода 4 не стекут на землю.

В момент. прекращения колебаний частицы в исследуемой области поля приближают постоянный магнит 6 к частице 5 на минимально возможное расстояние lb,т.е. фиксируют ее у заземленного электрода силой поля постоянно-. го магнита Р„щ, «1 .

После этого выносят устройство из контролируемой области поля в удобное для снятия отсчета место. При этом между электродами З.и 4 вновь возникает разность потенциалов, но так как щп| э|„ то частица 5 остается притянутой к электроду 3.

Наблюдая за частицей 5, производят перемещение постоянного магнита в сторону увеличения. расстояния 1О. B момент отрыва частицы, определяемый визуально, прекращают перемещениепостоянного магнита, после чего по шкале, отградуированной в единицах потенциала, проивзодят отсчет.

Пример 2. Проводят измерения потенциалов электростатического поля с помощью устройства (фиг.2), содержащего чувствительный элемент 1, электроды 2 и 3, в зазоре между которыми расположена токопроводящая частица 4, электромагнит 5, потенциометр b| измерительный прибор 7 и источник 8 питания.

978056

Фиксацию частицы у заземленного электрода осуществляют за счет магнитного поля, создаваемого электромагнитом, а устранение фиксации и измерение потенциала осуществляют путем изменения величины тока в цепи катушки электромагнита.

Пример 3. Проводят измерения потенциала по предлагаемому способу с помощью устройства (фиг.3), содер жащего чувствительный элемент, 1 электроды 2 и 3, в зазоре между которыми расположена токопроводящая частица 4, причем частица 4 укреплена на двух диэлектрических нитях 5 и 6, .нагрузка 7(P) со шкалой 8. 35 .:.фиксацию частицы у заземленного электрода осуществляют механическим путем, за счет изменения нагрузки Р.

Устройство работает слудующим образом.. 20

Перед измерением уменьшают нагруз.ку Р до минимального значения, затем вносят. устройство в измеряемую область поля..После прекращения колебаний частицы в поле фиксируют по- 25 следнюю.у заземленного электрода путем изменения нагрузки Р до макси- мального значения и устанавливают устройство в удобное для снятия отсчета .место. Наблюдая за частицей, плавно уменьшают нагрузку Р и в момент .начала колебаний частицы прекращают .изменение .нагрузки, после чего по шкале 8, отградуированной в .единицах .потенциала, производят от.счет.

В результате проведенных испытаний устройств по предлагаемому способу установлено, что, благодаря запоминанию информации о величине заряда, перенесенного электропроводящей частицей при ее"колебаниях s измеряемой области поля и фиксации, а также применению компенсационной схемы измерения, повышается эффективность использования устройства. При этом повышается точность измерения, так как оператор не искажает своим присутствием истинную картину электростатического поля, имеется возможность эксплуатации в труднодоступных и плохоосвещенных местах, повышается точность отсчета, благодаря тому, что оператор при отсчете может располагаться как угодно близко к прибору в хорошо освещенных местах.

",Формула изобретения

Способ измерения потенциалов статического электричества, основанный на внесении в контролируемую область поля емкостного элемента, между электродами которого расположена токопроводящая сферическая час-! тица,отличающийся тем, что, с целью повышения точности отсчета, расширения области использования и обеспечения,безопасностн измерений,, производят фиксацию частицы после прекращения ее .колебаний в поле, выносят емкостный элемент, устраняют фиксацию и регистрируют значение измеряемого параметра.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство О"СР

9 280649, кл. G 01 R 19/00, 1968.

978056

Фиа 2

Составитель T. Веремейкина

Редактор Н. Стащишина. ТехредМ.Надь Корректор И. Ватрушкина

Заказ 9208/60, Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Рэсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

;113035> Москва, Ж«35, Раушская наб., д. 4/5

; филиал -ППП Патент, r.Óærîðoé, ул.Проектная, 4