Приборы для измерения состава и структуры материалов

Принцип действия этих приборов основан на определении исследуемых характеристик состава и структуры материала по его электрическим параметрам (диэлектрической проницаемости и коэффициенту диэлектрических потерь). Для измерения первичных информативных параметров ЭП может быть использована любая схема для измерения параметров конденсаторов с учетом соблюдения двух условий — необходимости вынесения ЭП с дистанционным измерением его параметров и предусмотрения мер по устранению влияния контакта ЭП с поверхностью контролируемого объекта. Эти необходимые условия резко ограничивают выбор измерительных точки зрения дистанционного контроля применение нашли трёхзажимные ЭП с включением их в мостовую схему с индуктивно связанными плечами (трансформаторные мосты). Несколько разновидностей таких схем приведено на рис. 4

Рис. 4. Мосты с индуктивно связанными плечами: I — генератор; 2 — индикатор

Для устранения влияния контакта, а также влияния других мешающих факторов, касающихся геометрии объекта контроля, применяют многопараметровый метод контроля с формированием сигнала путем вариации топографии электрического поля (изменения распределения напряженности поля в контролируемом объеме). Изменение топографии поля осуществляется, например, коммутацией электродов многоэлементного ЭП, смещением плоскостей разноименно заряженных электродов, изменением диэлектрической проницаемости в зазоре между электродами ЭП и контролируемой поверхностью.. Большую точность и расширение зоны компенсации дает решение системы нелинейных уравнений, представляющих собой зависимости емкости от мешающих и контролируемых параметров.

Измерители диэлектрических характеристик (диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь) основаны на измерении параметров выносного резонансного контура, в который включен ЭП. Частота колебаний и напряжение контура автоматически поддерживаются постоянными. Изменение ёмкости C и проводимости Gк контура после внесения контроля в электрическое поле ЭП компенсируется с помощью варикапа и туннельного диода.

В настоящее время созданы приборы для измерения толщины неметаллических покрытий (например, лакокрасочных, пластмассовых и др.) на проводящей основе независимо от электрических свойств покрытия и основания материала. Эти приборы, по существу, измеряют расстояние между накладным ЭП и проводящей поверхностью. Диапазоны измерения толщин покрытий: 0—10, 0—30 и 0—100 мкм (шкала линейная). Для устранения влияния контакта с изделием ЭП имеют торцовую трехточечную подпружинную опору под пружинной нагрузкой. Имеются приборы, в которых электроды ЭП, выполненные в виде плоскопараллельного конденсатора, закреплены неподвижно. Изменение толщины измеряемой пластины или ленты, находящейся между электродами ЭП, вызывает изменение распределения толщины компонентов двухслойного плоского конденсатора и, следовательно, изменение емкости ЭП.

Рис. 7. Распределение эквипотенциальных линий