Способ определения частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости

 

Изобретение относится к способам исследования электрофизических характеристик твердых диэлектриков и может быть использовано для неразрушающего контроля непроводящих материалов, например полимеров и их композитов в приборостроении и машиностроении. Целью изобретения является повышение частотного разрешения способа. Для реализации этой цели исследуемую пробу помещают в емкостную измерительную ячейку Подают на электроды скачкообразно меняющееся напряжение , интегрируют поляризационный ток, регистрируют динамическую реличину изменения поляризационного заряда во времени. По реализации определяют значения временных интервалов, соответствующих равным приращениям величины поляризационного заряда По результатам совместных измерений приращения заряда и времени расчитывают комплексную диэлектрическую проницаемость 1 ил со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4668015/25 (22) 27.03.89 (46) 23.10,92. Бюл. N 39 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро физического приборостроения с опытным производством Института физики АН УССР (72) М,А.Резников (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 957127, кл. G 01 R 27/26, 1982.

Hyde P.G. Wide frsyuency range

dielectric speactometer, Proc. lEE, 1970, v

117, и, 9, р. 1891-2000. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ

ЗАВИСИМОСТИ КОМПЛЕКСНОЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (57) Изобретение относится к способам исследования электрофизических характеристик твердых диэлектриков и может быть

Изобретение относится к способам контроля непроводящих материалов и может быть использовано для решения широкого класса задач различных областей техники.

Известен способ определения мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости. заключающийся в том, что к емкостному датчику с исследуемым материалом прикладывают скачкообразно меняющееся напряжение, измеряют величину поляризационного тока как функцию времени и .определяют искомую величину (коэффициент диэлектрических потерь| по результатам измерений (1), Недостатком способа является низкая точность вследствие приближенной аппроксимации преобр"зования Фурье и ограниченные возможности. т.е. определения

ЫЛ » 1770878 А1

s G 01 N 27/22, G 01 R 27/26 использовано для неразрушающего контроля непроводящих материалов, например полимеров и их композитов. в приборостроении и машиностроении. Целью изобретения является повышение частотного разрешения способа. Для реализации этой цели исследуемую пробу помещаю г в емкостную измерительную ячейку. Подают на электроды скачкообразно меняющееся напряжение, интегрируют поляризационный ток, регистрируют динамическую величин; изменения поляризационного заряда во времени. По реализации определяют значения временных интервалов, соответствующих равным приращениям величины поляризационного заряда. По результатам совместных измерений приращения заряда и времени расчитывают KOMплекс Ióþ диэлектрическую проницаемость. 1 ил только мнимой составляющей комплексной диэлектрической проницаемости.

Наиболее близким по технической сущности является способ определен я обеих составляющих комплексной диэлектрической проницаемости, заключающийся в TOM. что исследуемую пробу помещают в емкостную измерительную ячейку. подают на электроды скачкообразно-меняют. ееся напряжение, интегрируют поляризационный ток и через равные интервалы логасифмического масштаба времени вычисляют дискретные значения составляющих (2)

Недостаток способа заключает=я в том. что моменты измерения по времен ому интервалу фиксированы и равномерно распределены в рабочем интервале, Это приводит к недостаточно.лу астотному разрешению способа.

1770878

50

Цель изобретения — повышение частотного разрешени измерения.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором приведена блок-схема устройства, реализующего способ определения частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости.

Способ реализуется в следующей последовательности операций. Исследуемую пробу материала помесцают,в емкостную измерительную ячейку.

Подают на электроды скачкообразноменяющееся напряжение, интегрируют поляризационный ток, Регистрируют динамическую величину измерения поляризационного заряда во времени и определяют значения временных интервалов, соответствующих равным приращениям величины поляризационного заряда, причем последнее измерение по времени должно превышать период, соответствующий минимальной частоте диапазона измерения, Расчитывают комплексную диэлектрическую ! ! проницаемость((в) =(: (c()) — j е (в) по формуле

Л f — 1

Е (в) коо+,Р х (g) Со k =o х (Sin В t k + 1 — З!П В С

4 k+1 — 7k

COS (dlk + 1 — со$ в tk

-i(С k+1 — С где е (в) — действительная часть диэлектрической проницаемости; !

j е (N) — мнимая часть диэлектрической проницаемости;

k = 1,2,...,f — индекс дискретизации поляризационного заряда;

Лц — приращение (шаг дискретизации) поляризационного заряда на единицу напряжения (задаваемая величина); с — значение времени, соответствующее k-шагу дискретизации;

f — последнее время измерения;

Со — геометрическая емкость измерительной ячейки; в - круговая частота: !

8 pp — высококачественное значение я (в ), Способ реализуется устройством, изображенным на чертеже. Устройство содержит генератор 1 импульсного напряжения, измерительную емкостную ячейку (ИЕЯ) 2, интегрирующий конденсатор 3, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) с регистратором 4, устройство 5 сопряжения, магистраль ЭВМ б. процессор 7, таймер 8, 5

40 оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 9, дисплей 10 и принтер 11.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый материал помещают в

ИЕЯ 2. При запуске начала измерения синхронно включается генератор 1 и таймер 8.

Ток поляризации материала интегрируется конденсатором 3, напряжение на котором пропорционально поляризационному заряду. Это напряжение АЦП 4 преобразуется в двоичной код в виде наличия или отсутствия сигнала на соответствующих выводах его выходного регистра. При измерении сигнала в одном из разрядов этого регистра (выбором разряда задается величина приращения заряда) устройство 5 через магистраль 6 посылает сигнальный импульс в процессор 7, выдает команду записи текущего показания счетчика таймера 8 в ОЗУ 9 по адресу, соответствующему номеру измерения. По мере накопления данных процессор 7 выполняет преобразвоание данных по заложенному алгоритму.

Формула изобретения

Способ определения частотной зависимости комплексной диэлектрической проницаемости материала, заключающийся в том, что исследуемую пробу помещают в емкостную измерительную ячейку. подают на электроды скачкообразно меняющееся напряжение и интегрируют поляризационный ток, отличающийся тем, что, с целью повышения частотного разрешения, регистрируют динамическую величину изменения поляризационного заряда во времени, определяют значение временных интервалов, соответствующих равным приращениям величины поляризационного заряда, и рассчитывают комплексную диэлектрическую проницаемость (: (и) по формуле

Яс ! я (в) =е (в, — j e (в)=

Л f — 1

= e со+, и) Со х (s l A 0) с k + 1 — з1п о) с

С +1 — СК

-i(. )

COS в l p + 1 — co s u tk

Tk+1 — Tk где f. (N ) — действительная часть диэлектрической проницаемости„ !

j e (в) — мнимая часть диэлектрической проницаемость;

k = 1,2,...,f — индекс дискретизации поляризационного заряда;

1770878

f — номер последнего измерения времеhq — п ри ра ще н ие (ша г диск ретизации) поляризационного заряда на еди- ни ницу напряжения (зарянная величина); тк — значение времени, соответствующе- 5 го k-го шагу дискретизации;

С, — геометрическая емкость измерительной ячейки; в- кругловая частота;

I я Π— высококачественное значение к (в ).

45

Составитель А.Введенский

Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучок

Редактор Т.Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3739 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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