Способ измерения поверхностного заряда проводящего тела — SU 1758599 (original) (raw)
умной камеры с довольно значительным равны по величине, обратны по знаку иразрежением 105 - 106 мм рт.ст.; в случае связаны между собой. Далее камеру-инизмерения заряда на поверхности объекта, дуктор электрически соединяют с конденнаходящегося в трудно доступном месте сатором известной емкости С, заряжаютили в условиях, опасных для здоровья чело конденсатор до уровня а 1, регистрируютвека, например в условиях радиационного факт зарядки и разряжают конденсатор наоблучения, для перемещения и установки Землю, Затем конденсатор опять соединяисследуемого объекта в вакуумную камеру ют с индуктором и заряжают, как указанонеобходимо или применение специальных ранее. Таким образом процесс зарядки имеханизмов, или длительная выдержка для 10 разрядки конденсатора повторяют и разспада радиоактивности в районе располо- да момента приближения заряда индуктожения объекта до уровней, безопасных для ра к нулю с заданной точностью, при этомздоровья; невозможность измерения по- регистрируют и считывают суммарное коверхностного заряда на обьектах сложной личество и порций зарядов, снятых с информы и больших габаритов; способ имеет 15 духтора, и величину заряда а исследуемойузкую область применения. поверхности, как результат произведенияЦель изобретения - повышение точно- а = а 1 и.сти измерения и расширение области при- Сопоставительный анализ предлагаеменения способа, мого решения с прототипом показывает, чтоПоставленная цель достигается тем, что 20 предлагаемый способ отличается ат известсогласно способу измерения поверхностно- ного тем, что провоцящее тело помещают вгозаряда, включающемуиндуцированиеза- индуктар, выполненный в виде полой объряда, равного па величине измеряемому емной камеры, непосредственно перед иззаряду, на индукторе и последующую пере- мерением индуктор кратковременнодачу индуцированного заряда на известную 25 эаземляют, а затем отсаединяют его от Земемкость, проводящее тело помещают в ин- ли,и эаземляют проводящее тело, многодуктор, выполненный в виде полой объем- кратно частями осуществляют передачуной камеры, непосредственно перед заряда индуктора на конденсатор известизмерением индуктор кратковременно за- ной емкости и по количеству порций зарядаземля ют, а затем отсоединяют его от Земли 30 определяют заряд проводящего тела.и заземляют проводящее тело, многократно Известны технические решения, осночастями осуществляют передачу заряда ин- ванные на преобразовании постоянногодукт ро а на конденсатор известной емкости сигнала в переменный с помощью вибрации по количеству порций заряда определяют оннога или вращающегося датчика.35 Однако в известном способе не обеспеСпособ осуществляют следующим об- чивается точность измерений и широкая образом. ласть применения вследствие значительнойИсследуемый объект (тело) любой фар- погрешности эа счет образования "паразитмы, например самолет, помещают в индук- ных" емкостей исследуемого обьекта сокрутор,выполненныйввидеполойпроводящей 40 жающими его телами и проявлениякамеры, имеющей любую классическую контактной разности потенциалов в систеформу. Камера-индуктор изолирована от ме электрод-поверхность, которыедостигаЗемли, а исследуемый обьект - от камеры ются в предлагаемом техническомпутем их установки на непроводящих опо- решении,рах. ссл. Исследуемый объект помещается в ка На чертеже показано устройство, реалии б.меру уже заряженным или незаряженным, зующее предлагаемый спасо .но подвергающимся зарядке после устанав- Устройство содержит индуктор 1, выки в камере с и мс помощью устройства, имити- палненный в виде полой обьемной камеры,р ющего условия воздействия, создающего в которую вводится исследуемый о ьектруэа яд на объекте. Воздействие может восп любой формы и размеров, ключевые каскароизводиться через открытый проем, закры- ды 3 - 7, конденсатор 8, усилитель 9, дазирувающийся сдвижной крышкой, имеющей ющее 10 и регистрирующее 11 устройства,электрический контакт с корпусом камеры. кнопку 12 пуска.После зарядки объекта крышка закрывает- Даэирующее устройство выполнено: изся. На внутренней поверхности камеры ин эадатчика порции ЗП, нуль-органов НО 1 изаряд равный заряду Н 02, запоминающего устройства ЗУ и схек 1исследуемоготела. Вреаультатепоследова- мы разности Р, Камера 1 имеет крышку 3,тельных операций: заземления индуктора, закрывающую проем 14, Электрическийотсоединения егоя его от Земли и заземления контакт крышки с корпусом обеспечиваетсяобъекта заряды объекта и индуктора будут токоправоцящейпракладкай 15.Диэлектри 1758599ческие опоры 16 и 17 исключают контакт камеры 1 с Землей и объекта 2 с камерой,Индуктор 1 и объект 2 соединяется с Землей соответственно через ключевые каскады 4 и 3, управляющие входы которых соединены с кнопкой 12. Индуктор 1 через каскад 5 также соединен с первым выводом конденсатора 8, второй вывод которого через усилитель 9 соединен с первыми входами Н 01 и Н 02 и ЗУ. Выход ЗУ подключен к одному входу схемы Р, к другому входу которой подсоединено ЗП. Выход Р соединен с вторым входом Н 01, первый выход которого соединен с вторым входом ЗУ и одним управляющим входом каскада 5, а второй выход - с регистрирующим. устройством 11 и одним управляющим входом ключа 6. Вторые управляющие входы каскадов 5 и 6 соединены соответственно с первым и вторым входами Н 02, второй выход которого заземлен, Ключ 7 входом подключен к входу усилителя, выходом заэемлен. Управляющий вход ключа 7 подключен к вторым выходам Н 01 и Н 02,В исходном состоянии устройства, реализующего предлагаемый способ, ключи 3, 5, 6 и 7 разомкнуты, ключ 4 замкнут; информация в ЗУ сброшена; заранее задан и введен в ЗП и в схему Р потенциал,При нажатии кнопки 12 ключ 4 размыкается, а ключи 3 и 5 замыкаются. Заряд с индуктора через каскад 5 поступает на конденсатор 8, Потенциал р со второго вывода конденсатора поступает на усилитель 9 и с него на ЗУ, Н 01, Н 02. В начале зарядки конденсатора потенциал р принимает максимальное значение Ъакс, а по мере зарядки уменьшается.В первый момент рмакс через усилитель поступает в ЗУ, запоминается в нем и подается в схему разности Р, где из Ъакс вычитается Лр, а разность величин уЪакс -Лр поступает во второй вход НОь По мере зарядки конденсатора 8 значение р, прикладываемое к первому входу НО, становится равным гр = (уъакс - Лр). В этом случае Н 01 срабатывает и выдает с одного выхода сигнал на размыкание ключа 5 и снятие информации с ЗУ, а с другого выхода. - на замыкание ключа 6 и 7 и регистрацию порции зарядов конденсатора, равную ц= С Ос, где Ос = у акс-(рмакс- Лср) = =, Ь р. Тогда 91= С Ь у. Конденсатор 8 разряжается на Землю через ключи 6 и 7, В конце разрядки конденсатора потенциал его второго вывода, равный нескольким микро- вольтам, прикладывается через усилитель к одному входу Н 02, где сравнивается с пороговым значением разности напряжений навходах, равным пример 11 о 0,1 мБ, 1-102 срабатывает и с его выходов идет сигнал наразмыкание каскада 6 и 7 и замыкание кас 5 када 5. Процесс зарядки и раэрлдкы конденсатора вновь повторлетсл. Пры каждомцикле зарядки дЪакс становится па величинеменьше, чем дЪакс в предыдущем случае,При грмакс = Лср, или дЪакс Лу процесс ээ"0 рядки конденсатора прекращаетсл,Заряд исследуемого объекта будетравен ц = 9 и = СфЛрп, где и - количествоциклов зарядки конденсатора 8, регистрируемое устройством 11, Белычина ркс."5 Л р входит в величину погрешности измерений,При отборе каждой порц 111 э" рядов г;синдуктора согласно предлагае;1 ому способу заряд исследуемой поверхности соог -ветственно уменьшается на эту велычи 1 у,при этом искл 1 очены "параз 1;тнь 1 а;.мкости исследуемого обьекта с окрукаю 1 ц 11 мителами. В процессе проведения измерений не требуется механического перемещения исследуемого объекта и индуктора,так как они остаются неподв кными, исключаются щеточные контакты, 11 скрение,трение о воздух и электризация индуктсра, уменьшаются потери зарядов с иссле 30 дуемого объекта и индуктора, не требуетсяприменения вакуумной камеры, измерения потенциала емкости и расчета исследуемого заряда по величине этогопотенциала. Измерение заряда можно35 производить дистанционно, не перемещалисследуемого объекта после его зарядки,особенно, если он находится в трудно доступном месте или в месте с условилми,опасными для здоровьл человека,Предлагаемый способ позволяет значительно повысить точность измерения поверхностного заряда проводящего тела ирасширить область применения способа.Усилитель в устройстве, реализую 45 щем предлагаемый споссб, выбираетсл сразличным коэффициентом усиления, сзависимости от величины заряда на объекте. Применяется импульснь 1 й усилитель тока (мощности), работающий врежиме ключа, принципиально не имеющий дрейфа нуля, Длл увелыченил коэффициента усиления применлетслсоставной усилитель, Емкость конденсатора 8 также выбирается в зависимости55 от величины заряда обьекта и должнабыть не менее, чем на порядок величинь;меньше емкости обьекта, Входное сопротивление и емкость усилителя примерноравны соответственно 10 Ом и 10 2 Ф.1758599 Формула изобретения Составитель Е.Плужникова Редактор С.Лисина Техред М.Моргентал Корректор М.МаксимишинецЗаказ 2998 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 Среднее время разряда конденсатора 8 равно 0.17 с.Схему усилителя можно выполнить так, что составные части (каскады) усиления могут включаться или выключаться в зависимости от необходимости. Емкость конденсатора 8 может быть или сменной, или быть достаточно большой, чтобы измерять большие заряды на крупногабаритных объектах, При этом величина заряда конденсатора будет определяться задатчиком порции, который может быть выполнен так, что порция автоматически и дискретно может изменяться от большой величины до малой, что позволит быстро снять заряд с исследуемого обьекта и с достаточной точностью.В случае повторного облучения и измерения заряда на одном и том же объекте 2, остаточный заряд, равный Ь рили меньший Лр, снимается с помощью заземляющей штанги или при замыкании ключей 3 и 4 при применении двухпозиционной кнопки управления 12 или многократном повторном нажатии кнопки 12. Исследуемый обьект вместе с индуктором представляет уединенную емкость, величина которой в каждом конкретном случае разная и зависит от геометрии иссле дуемого объекта и камеры-индуктора,Способ измерения поверхностного за ряда проводящего тела, включающий индуцирование заряда, равного по величине измеряемому заряду, на индуктсре с последующей передачей индуцированного заряда на известную емкость, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышсния точностиизмерений и расширения области применения способа, проводящее тело помещают в индуктор, выполненный в виде полой объемной камеры, непосредственно перед из мерением индуктор кратковременнозаземляют, а затем заземляют проводящее тело, многократно осуществляют передачу заряда индуктора на конденсатор известной емкости и по количеству порций заряда 25 определяют заряд проводящего тела,