SU1597779A1 - Method of determining dielectric permittivity - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  определени  диэлектрической проницаемости образцов с небольшой поверхностной проводимостью. Цель изобретени  - повышение точности путем уменьшени  вли ни  сопротивлений потерь измерительного конденсатора на результат определени  величины диэлектрической проницаемости. Сущность способа состоит в том, что измер ют значени  амплитуд напр жений на делителе напр жени , состо щем из последовательно соединенных образцового сопротивлени  и измерительного конденсатора, и на измерительном конденсаторе на двух частотах входных сигналов раздельно во времени, а значение диэлектрической проницаемости исследуемого образца рассчитывают по формуле. Причем исследуемый образец имеет одинаковые размеры с электродами, а измерени  провод т в три этапа при различном размещении образца, а именно при наличии между образцом и обкладкой воздушного промежутка, равного по толщине образцу, затем при наличии только образца и далее при наличии между электродами только воздушного промежутка, равного по толщине образцу. В способе относительные изменени  емкости конденсатора не завис т от частоты. 2 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to determine the dielectric constant of samples with low surface conductivity. The purpose of the invention is to improve the accuracy by reducing the influence of the loss resistances of the measuring capacitor on the result of determining the dielectric constant. The essence of the method consists in measuring the values of the voltage amplitudes on a voltage divider consisting of series-connected model resistance and measuring capacitor, and on the measuring capacitor at two frequencies of the input signals separately in time, and the dielectric constant of the sample under study is calculated from formula. Moreover, the sample under study has the same dimensions with the electrodes, and the measurements are carried out in three stages with different placement of the sample, namely if there is an air gap between the sample and the plate, equal in thickness to the sample, then with only the sample gap equal in thickness to the sample. In the method, the relative capacitance changes of the capacitor do not depend on the frequency. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к измерени м электрических величин и может быть использовано дл  определени  диэлектрической проницаемости образцов с небольшой поверхностной проводимостью .The invention relates to the measurement of electrical quantities and can be used to determine the dielectric constant of samples with low surface conductivity.

Цель изобретени  - повышение точности путем уменьшени  вли ни  сопротивлени  потерь измерительного конденсатора на результат определени  величин диэлектрической проницаемости .The purpose of the invention is to improve the accuracy by reducing the influence of the loss resistance of the measuring capacitor on the result of determining the dielectric constant values.

На фиг.1 и 2 представлены схемы, по сн ющие сущность способа измере- .ни  диэлектрической проницаемости.Figures 1 and 2 show diagrams explaining the essence of the method for measuring the dielectric constant.

Устройство дл  осуществлени  способа содержит генераторы 1 и 2 синусоидального напр жени  с частотами td, и си оответственно, ключ 3. об- разцовое сопротивление 4, измерительный конденсатор 5, который содержит подвижный 6 и неподвижный 7 электроды , исследуемый образец 8, равный по размерам измерительным электродам 6 и 7, воздушный промежуток 9, равСПA device for carrying out the method comprises sinusoidal voltage generators 1 and 2 with frequencies td, and sy, respectively, key 3. sample resistance 4, measuring capacitor 5 which contains mobile 6 and stationary 7 electrodes, sample 8 that is equal in size to measuring electrodes 6 and 7, air gap 9, equal

;о;about

sj vjsj vj

соwith

ный по толщине исследуемому образцу 8; h - рассто ние между эл ектродамиthickness thickness of test sample 8; h is the distance between the electrodes

, hh

6 и 7; -г- - толщина исследуемого6 and 7; -g- - thickness of the investigated

образца 8 и воздушного промежутка 9; 10 и 11 - измерители напр жений.sample 8 and air gap 9; 10 and 11 are voltage meters.

Электрическа  схема замещени  делител  (фиг.2) состоит из последовательно соединенных образцового сопротивлени  4 (фиг.1) R, и измери- тельного конденсатора 5, представленного параллельно соединенными конденсаторами емкостью Су. и сопротивлением потерь конденсатора Rj..The electric circuit for replacing the splitter (Fig. 2) consists of series-connected exemplary resistance 4 (Fig. 1) R, and a measuring capacitor 5, which is represented by parallel-connected capacitors with a capacity of Su. and capacitor loss resistance Rj ..

Ключом 3 (фиг.1) подключают генера тор 1 с частотой (jjf выходного сигнала к делителю напр жени , состо щему из образцового сопротивлени  R и измерительного конденсатора 5, между электродами которого находитс  об- разец 8 и воздушный промежуток 9, равный толщине образца, и измер  ют амплитуды напр жений на делителеThe key 3 (Fig. 1) connects a generator 1 with a frequency (jjf of the output signal to a voltage divider consisting of an exemplary resistance R and a measuring capacitor 5, between whose electrodes there is a sample 8 and an air gap 9 equal to the thickness of the sample, and measure the amplitudes of the voltages on the divider

и на измерительном конденсато- J,. Затем ключом 3 к делителю напр жени  подключают генератор 2 с частотой выходного сигнала и измер ют амплитуды напр жений на делителе Uoge-г и на измерительном конден oqt :ре иand on measuring condensate J ,. Then, using a switch 3, a generator 2 is connected to the voltage divider with the output signal frequency and the voltage amplitudes are measured at the divider Uoge-r and at the measuring capacitance oqt: pe

саторе иsatore and

382382

В измерительном конденсаторе 5 сближают электроды, и ме зду ними ос- faeтc  только исследуемый образец 8. Аналогичным образцом провод т измеIn the measuring capacitor 5, the electrodes are brought together, and only the test sample 8 is examined between them. An analogous sample is measured

,, , отношени  амплитуд напр жений при наличии между электродами образца и воздушного зазора на двух частотах соответстззенно;,,, the ratio of the amplitudes of the voltages in the presence between the electrodes of the sample and the air gap at two frequencies, respectively;

отношени  амплитуд напр жений при наличии между электродами образца на двух частотах соответственно;the ratio of the amplitudes of the voltages in the presence between the sample electrodes at two frequencies, respectively;

З 0 H 0

5 five

..

В1IN 1

ивГ Ноа.1 и.YVG Noa.1 and.

В1 IN 1

00

- отношени  амплитуд напр жений при наличии между электродами воздушного зазора на двух частотах соответственно .- ratios of voltage amplitudes when there is an air gap between the electrodes at two frequencies, respectively.

В качестве измерителей 10 и 11 напр жени  используют прецизионные цифровые вальтметры-ВЗ-49, измер ющие среднеквадратичные значени  напр жений .Precision digital valtmeters-VZ-49 measuring rms values are used as meters of 10 and 11 voltages.

Таким образом, предлагаема  последовательность действи  в отдельности позвол ет осуществить повышение точности измерени  диэлектрической проницаемости за счет ослаблени Thus, the proposed sequence of actions separately allows an increase in the accuracy of measuring the dielectric constant due to

рени  амплитуд йапр жений на двух час- вли ни  сопротивлени  потерь ковденсатора . При этом относительные изменени  емкости конденсатора не завис т от частоты.The amplitudes of the amplitudes of the oscillations at two parts of the influence of the loss resistance of the codensor. The relative capacitance changes of the capacitor do not depend on the frequency.

Claims (1)

40 Формула изобретен и Я 40 Formula invented and I тотах со, и 1х 5 входных сигналов. Амплитуды измер ютс : U pgi и - на делителе, Ua,, и Ugi- на измерительном конденсаторе на частотах и)-г соответственно.totah, and 1x 5 input signals. Amplitudes are measured: U pgi and - on the divider, Ua ,, and Ugi - on the measuring capacitor at frequencies u - g, respectively. Вынимают образец 8 так, что между .электродами 6 и 7 конденсатора остаетс  воздушный промежуток, равный толщине образца. Так же на двух частотах и, и ьо входных сигналов изме- 45 р ют амплитуды напр жений: , и Uoe - на делителе, иg и Ug - на измерительном конденсаторе на двух частотах со, и со-Соответственно.Sample 8 is removed so that an air gap between the electrodes 6 and 7 of the capacitor is equal to the thickness of the sample. The voltage amplitudes are also measured at the two frequencies and, and the input signals:, and Uoe - at the divider, and g and Ug - at the measuring capacitor at two frequencies, and, respectively. Величину диэлектрической проница- JQ емости а исследуемого образца определ ют по результатам измерений амплитуд напр жений по формулеThe dielectric constant of the sample under study is determined by the results of measurements of the voltage amplitudes using the formula Способ определени  диэлектрической проницаемости образцов путем измерений электрических параметров конденсатора при наличии между его электродами исследуемого образца, имеющего одинаковые размеры с электродами , и воздушного промежутка, равного по толщине образцу, затем при наличии между электродами только образца, а затем при наличии между электродами только воздушного промежутка , равного по толщине образцу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  диэлектрической проницаемости, измер ют значени  амплитуд напр жений на делителе напр жени , состо щего из последовательно соединенных образ5 The method of determining the dielectric constant of samples by measuring the electrical parameters of a capacitor in the presence of the sample under study with the electrodes having the same dimensions with the electrodes and an air gap equal in thickness to the sample, then with only the sample between the electrodes, and then with only the air gap between the electrodes equal to the thickness of the sample, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the dielectric constant, the amplitudes are measured at straps on a voltage divider consisting of series-connected images Q Q 5five Способ определени  диэлектрической проницаемости образцов путем измерений электрических параметров конденсатора при наличии между его электродами исследуемого образца, имеющего одинаковые размеры с электродами , и воздушного промежутка, равного по толщине образцу, затем при наличии между электродами только образца, а затем при наличии между электродами только воздушного промежутка , равного по толщине образцу, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности определени  диэлектрической проницаемости, измер ют значени  амплитуд напр жений на делителе напр жени , состо щего из последовательно соединенных образ5159The method of determining the dielectric constant of samples by measuring the electrical parameters of a capacitor in the presence of the sample under study with the electrodes having the same dimensions with the electrodes and an air gap equal in thickness to the sample, then with only the sample between the electrodes, and then with only the air gap between the electrodes equal to the thickness of the sample, characterized in that, in order to increase the accuracy of determining the dielectric constant, the amplitudes are measured at voltage on a voltage divider consisting of series-connected images цового сопротивлени  и измерительного конденсатора, и на измерительном конденсаторе на двух частотах входных сигналов раздельно во времени, а зна- че1ше диэлектрической проницаемости исследуемого образца рассчитывают по формулеof the measuring resistor and the measuring capacitor, and at the measuring capacitor at two frequencies of the input signals, separately in time, and the dielectric constant of the sample under study is calculated by the formula и oqe- амплитудам напр жений на измерительном конденсаторе Uaj при наличии между его электродами исследуемого образца и воздушного промежутка, равного по толщине образцу, на частотах ut, и w вход- ных сигналов, соответственно;and oqe- voltage amplitudes on the measuring capacitor Uaj with the test sample between its electrodes and an air gap equal in thickness to the sample, at frequencies ut, and w of the input signals, respectively; 7 S7 s фиг. 1FIG. one 00 Кр1 tCr1 t Ug7   Ug7 Кз4 и о|1Кз4 и о | 1 и«1 and "1 u er  u er отношени  амплитуд напр жений на делителе Uog к амплитудам напр жений на измерительном конденсаторе Ua при наличии между его электродами только исследуемого образца . на частотах и),и ш входных с сигналов, соответственно;the ratio of the amplitudes of the voltages on the divider Uog to the amplitudes of the voltages on the measuring capacitor Ua with only the sample under study between its electrodes. at frequencies i) and w input signals, respectively; 00 5 five кto UoetWowet 81 и81 and 8181 отношени  амплитуд напр жений на делителе и ее к амплитудам напр жений на измерительном конденсаторе U при наличии ме щу его электродами только воздушного промежутка, равного по толщине исследуемому образцу, на частотах и, и , входных сигналов соответственно .the ratio of the amplitudes of the voltages on the divider and its amplitudes of the voltages on the measuring capacitor U, if there is only an air gap between its and the electrodes, equal in thickness to the sample under study, at frequencies and, and of the input signals, respectively. фиг, 2fig 2