Измерительные преобразователи параметров электростатических полей и заряженных дисперсных материалов

• Автор: Сушко, Борис Константинович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 362 с. : ил.

Содержание

Перечень использованных сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Классификация методов и средств преобразования параметров электростатических полей

1.2. Приборы на основе силовых методов измерения

1.2.1. Механические электрометрические преобразователи

1.2.2. Абсолютный электрометрический преобразователь

1.2.3. Преобразователи электростатической системы.

1.2.4. Электретные электрометрические преобразователи.

1.2.5. Электрогидродинамические преобразователи.

1.2.6. Пьезоэлектрические преобразователи.
1.3. Приборы на основе индукционных методов преобразования
1.3.1. Статические индукционные измерительные преобразователи
1.3.2. Динамические индукционные преобразователи
1.3.2.1. Индукционные преобразователи с вибрирующей сеткой
1.3.2.2. Струнные электрометрические преобразователи
1.3.2.3. Сегнетоэлектрические преобразователи. 5
1.4. Преобразователи на основе модуляционных методов измерения
1.4.1. ИП с модуляторами на полевых транзисторах
1.4.2. ИП с модуляторами на динамических конденсаторах
1.4.3. ИП с модуляторами на варикондах и варикапах
1.5. Гальваномагнитные преобразователи
1.6. Преобразователи с сепарацией ионного облака
1.7. Электронновакуумные преобразователи.
1.8. Цифровые приборы.
1.9. Выводы по главе 1
Глава 2. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКИХ ИНДУКЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДИП ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
2.1. Теория работы ДИП динамических индукционных приборов
2.2. Методы увеличения коэффициента преобразования ДИП.
2.3. Структурная модель ДИП с резонансной параметрической цепью
2.4. Спектральный анализ выходного сигнала ДИП.
2.5. Умножение частоты выходного сигнала ДИП.
2.6. Дифференциальный динамический преобразователь напряженности электростатического поля с дисковым модулятором
2.7. Дифференциальный динамический преобразователь напряженности электростатического поля с камертонным модулятором
2.8. Схемотехника измерительных преобразователей параметров электростатических полей
2.8.1. Блок задержки импульсов
2.8.2. Блок усилителя тока
2.8.3. Камертонные генераторы для ДИП.
2.9. Погрешности динамических индукционных преобразователей
2 Выводы по главе 2.
Глава 3. ПРИМЕНЕНИЕ ДИП ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ И ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЗАЦИИ ЗАРЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ И СРЕД
3.1. Элекгризация твердых тел и приборы для ее измерения
3.1.1. Испытательные методы электризации твердых тел
3.1.2. Устройства для измерения электростатических свойств полимерных материалов.
3.1.3. Преобразователь плотности электростатического заряда на линейных объектах.
3.1.4. Преобразователь параметров электростатических полей с передачей показаний но волоконной линии связи.
3.1.5. Устройство для измерения энергии электростатических разрядов
3.2. Электризация жидкостей и приборы для ее измерения.
3.2.1. Испытательные методы исследования электризации жидкостей
3.2.2. Преобразователь заряда статического электричества в набегающем потоке.
3.2.3. Преобразователь объемной плотности заряда протекающей жидкости
3.3. Системы автоматической нейтрализации статического электричества .
3.4. Измерение времени релаксации заряженных сред
3.5. Измеритель положения заряженного объекта
3.6. Устройство для рехулирования потенциала космического корабля
3.7. Изучение воздействия статического электричества на человека
3.8. Выводы по главе 3.
Глава 4. ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ АЭРОЗОЛЕЙ И ПРИБОРЫ
ДЛЯ ЕЕ ИЗМЕРЕНИЯ
4.1. Электризация аэрозольных частиц
4.2. Униполярная диффузионная зарядка аэрозолей
4.3. Ударный механизм зарядки аэрозолей в электрическом поле
4.4. Зарядка несферических аэрозольных частиц
4.5. Классификация приборов для измерения зарядов на дисперсных частицах.
4.6. Устройство для контролируемой зарядки аэрозольных частиц
4.7. Измерение объемного заряда аэрозолей
4.8. Измерение удельного заряда аэрозолей
4.9. Анализаторы электрических подвижностей аэрозолей
4 Выводы по главе 4
Глава 5. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СВЕТА, РАССЕЯННОГО НА ЗАРЯЖЕННЫХ АЭРОЗОЛЯХ, И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПОЛЕ П
ОБРАЗНЫХ ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ
5.1. Рассеяние света несферическими частицами
5.2. Рассеяние света частицами, ориентированными ламинарным потоком
5.3. Рассеяние света частицами, ориентированными электрическим
5.4. Влияние поверхностной адсорбции на свойства частиц
5.5. Электрооптический преобразователь рассеянного света.
5.6. Генераторы высоковольтных прямоугольных импульсов для электрооптических исследований.
5.7. Электрооптический преобразователь по схеме малоуглового рассеяния света и измерение коэффициента формы частиц
5.8. Ориентация заряженных частиц в электрическом поле ЭОП
5.9. Измерение коэффициента вращательной диффузии частиц
5 Полевые и частотные зависимости отклика ЭОП рассеянного света.
5 Влияние заряда аэрозольных частиц на электрооптичсский
отклик ЭОП
5 Выводы по главе 5.
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭОП РАССЕЯННО ГО СВЕТА В ГАРМОНИЧЕСКОМ ПОЛЕ
6.1. Гистерезис полевой зависимости сигнала электрооптического светорассеяния в аэрозолях
6.2. Аппроксимация гистерезисной характеристики ЭОП.
6.3. Структурная модель электрооптического преобразователя с гистерезисной характеристикой.
6.4. Информационно измерительный комплекс для исследования спектральных характеристик сигнала ЭОП
6.5. Исследование спектров мощности сигнала электрооптического преобразователя в гармоническом элекгрическом поле и ноле импульсов.
6.6. Полевые характеристики ЭОП по амплитудным значениям и по гармоникам электрооптического отклика
6.7. Процессы в ЭОП с дополнительным высокочастотным ориентированием ЗЮ
6.8. Выводы по главе 6
Основные результаты работы и выводы.
Литература


Существует несколько разновидностей таких приборов. В приборах первого типа используется эффект смещения мениска жидкости, находящейся между обкладками конденсатора, под влиянием приложенного электрическог о поля. Устройство рисунок 1. Под действием приложенного к электродам напряжения от источника питания 4 происходит подъем жидкости в межэлектродном пространстве. Жидкость, используемая здесь в качестве чувствительного элемента, одновременно выполняет и роль указателя. Такое совмещение функций делает эти приборы компактными, дешевыми, простыми и надежными. На этом принципе работают малогабаритные киловольтметры 6, . Устанавливаемые в камеру электроды могут быть плоскими, стержневыми в виде параллельных цилиндров или коаксиальными, а также в виде соосно расположенных стеклянных трубок с проводящим прозрачным покрытием. Здесь т плотность жидкого диэлектрика е его диэлектрическая проницаемость с расстояние между электродами ср угол между электродами и направлением силы тяжести. Я2 гщс соър где Я внутренний диаметр наружного электрода г внешний диаметр внутреннего электрода, ускорение свободного падения. В приборах с коаксиальными электродами и с прозрачным электропроводящим покрытием шкала для определения подъема жидкости обычно вставляется во внутренний электрод, что практически исключает ошибки от оптического параллакса при считывании показаний прибора. Рисунок 1. Другой разновидностью приборов этого типа является электрогидродинамический пороговый индикатор рисунок 1. Вторая обкладка 5 соединяется с землей. Межэлектродное пространство конденсатора заполняется жидким диэлектриком перфтортриэтиламин МДЗФ. При этом на обкладках 2 и
ячейки возникает разность потенциалов I I, где С емкость ячейки. На проводящую частицу в электрическом поле ячейки действует сила Рэ, если эта сила превысит вес шарика, он начинает совершать колебания, поочередно притягиваясь то к одному, то к другому электроду. Здесь Вер диэлектрическая проницаемость жидкости в ячейке. И. радиус шарика, с расстояние между электродами. Порог срабатывания индикатора зависит от расстояния И, которое задается с помощью втулки нужной толщины. На этом принципе работает индикатор ПИ . Устройство, изображенное на рисунке 1. В этом случае проводящая частица 1 должна обладать ферромагнитными свойствами. После внесения устройства в электростатическое поле, на частицу начинает действовать сила э, если эта сила превышает вес шарика, он начинает совершать колебательные движения, перенося заряд с одного электрода на другой и снижая заряд измерительного электрода. После того, как колебания частицы прекратятся, частицу нужно временно зафиксировать у заземленного электрода ячейки 5. Для этого оператор с помощью микрометрического винта 6 подводит к сферической частице на минимально возможное расстояние постоянный магнит 7. В момент фиксации частицы выполняется условие ,7, где 7, сила притяжения, действующая на частицу со стороны магнита. Фиксация частицы обеспечивает сохранение зарядов на электродах устройства при выносе его из поля, то есть позволяет запомнить информацию об измеренном электростатическом потенциале и считать ее в удобном для оператора месте. По шкале 8, связанной с микрометрическим винтом, перемещающим магнит, производится считывание значения потенциала электростатического поля. Электрогидродинамические приборы позволяют проводить измерения на движущихся объектах, в условиях тряски и вибрации, а также в широком диапазоне температур С, обеспечивают взрывобезопасность процесса измерения, но при этом имеют малую чувствительность и разрешающую способность, непригодны для измерения параметров быстро изменяющихся полей, а методика применения пороговых индикаторов достаточно сложна. Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на использовании обратного пьезоэлектрического эффекта. Сущность эффекта заключается в том, что поляризация пьезоэлектрика в электростатическом поле вызывает возникновение механических напряжений в веществе или изменение геометрических размеров преобразователя , .