Metody pomiarów w elektrostatyce / Ryszard Kacprzyk. – Wrocław

Metody pomiarów w elektrostatyce / Ryszard Kacprzyk. – Wrocław,
2013
Spis treści
1. Wstęp
Literatura
7
11
2. Specyfika pomiarów w elektrostatyce
2.1. Wprowadzenie
2.2. Obiekty z ciągłą elektryzacją
2.3. Obiekty ze stałym ładunkiem
2.4. Wielkości mierzone
2.4.1. Ładunek całkowity
2.4.2. Efektywna gęstość ładunku powierzchniowego
2.4.3. Szybkość zaniku ładunku
Literatura
13
13
13
15
17
19
20
22
23
3. Pomiary ładunku całkowitego
3.1. Wprowadzenie
3.2. Pomiary ładunku całkowitego z wykorzystaniem klatki Faradaya
3.3. Klatka Faradaya sprzęŜona z miernikiem natęŜenia pola
3.4. Pomiary ładunku nasypowego Q/m
3.5. Wyznaczanie ładunku całkowitego na obiektach częściowo
ekranowanych
Literatura
25
25
26
31
32
4. Pomiary efektywnej gęstości ładunku powierzchniowego
4.1. Wprowadzenie
4.2. Metoda indukcji elektrycznej
4.3. Metoda podnoszonej elektrody
4.4. Metoda ze szczeliną powietrzną
4.5. Metoda sondy wibracyjnej
4.6. Metoda kompensacyjna z sondą wibracyjną
4.7. Pomiary gęstości ładunku za pomocą miernika natęŜenia pola
4.8. Układy do pomiaru gęstości ładunku z autokompensacją
4.9. Problemy związane z pomiarem gęstości ładunku na taśmach w ruchu
Dodatek
Literatura
41
41
41
44
46
48
52
54
57
57
59
61
5. Badania rozkładu ładunku powierzchniowego
5.1. Wprowadzenie
5.2. Sondy indukcyjne bez przetwarzania
5.3. Sondy indukcyjne z przetwarzaniem
5.4. Metoda impulsu ciśnienia
5.5. Metoda okresowego nagrzewania
Literatura
63
63
65
67
70
73
78
38
39
6. Pomiary potencjału oraz napięcia
6.1. Wprowadzenie
6.2. Kontaktowe metody pomiaru napięcia
6.2.1. Woltomierze elektrostatyczne
6.2.2. Woltomierze elektrometryczne (elektroniczne)
6.3. Bezkontaktowe metody pomiaru potencjału i napięcia obiektów
przewodzących
6.3.1. Bezpośrednie pomiary potencjału i napięcia na obiektach
przewodzących
6.3.2. Kompensacyjne pomiary potencjału i napięcia obiektów
przewodzących
6.3.3. Woltomierze do pomiarów bezkontaktowych
6.4. Pomiary potencjału obiektów nieprzewodzących
6.4.1. Potencjał i napięcie na obiekcie z jednorodnym rozkładem ładunku
6.4.2. Pomiar potencjału i jego rozkładu metodą bezpośrednią
6.4.3. Pomiar potencjału i jego rozkładu metodą kompensacyjną
6.5. Uwagi końcowe
Literatura
81
81
82
84
87
91
93
96
97
98
101
103
104
7. Pomiary natęŜenia pola elektrycznego
7.1. Wprowadzenie
7.2. Pole elektryczne w otoczeniu powierzchni przewodzącej
7.3. Indukcyjne mierniki natęŜenia pola elektrycznego bez przetwarzania
7.3.1. Zasada działania indukcyjnego miernika natęŜenia pola
7.3.2. Dryft wskazań
7.3.3. Dryft zera spowodowany skończoną wartością prądu wejściowego
7.3.4. Kompensacja prądu wejściowego wzmacniacza
7.3.5. Wpływ prądów jonowych atmosfery
7.3.6. Mierniki pól z układami próbkującymi
7.4. Metody indukcyjne z przetwarzaniem
7.4.1. Młynek polowy
7.4.2. Młynek polowy z detekcją fazową
7.4.3. Młynek polowy z pływającą przesłoną
7.4.4. Młynek polowy ze stałą pojemnością przetwornika
7.4.5. Cylindryczne młynki polowe
7.4.6. Wibracyjne przetworniki natęŜenia pola
7.4.7. Przykłady konstrukcji przetworników wibracyjnych
7.4.8. Przetworniki wibracyjne MEMS
7.4.9. Torsyjny miernik natęŜenia pola elektrycznego
7.5. Inne metody pomiaru natęŜenia pola elektrycznego
7.5.1. Radioizotopowe mierniki pola
7.5.2. Specjalne metody pomiaru natęŜenia pola
7.6. Czynniki wpływające na wartość mierzonego pola
7.6.1. Efekt skupiania linii sił
7.6.2. Uśrednianie rozkładów powierzchniowych
7.6.3. Uśrednianie rozkładów objętościowych
7.6.4. Wpływ przewodzącego i uziemionego otoczenia
7.6.5. Wpływ pól od innych źródeł
7.6.6. Pomiary natęŜenia pola w otoczeniu obiektów ruchomych
107
107
108
109
109
113
114
115
118
119
122
122
125
129
131
132
133
138
142
146
148
148
151
152
152
153
154
156
158
159
89
89
7.7. Uwagi ogólne dotyczące pomiaru natęŜenia pola
Literatura
159
160
8. Pomiary szybkości zaniku ładunku
8.1. Wprowadzenie
8.2. Badania szybkości zaniku ładunku materiałów z długimi czasami
relaksacji
8.2.1. Wyznaczanie czasu zaniku ładunku w warunkach izotermicznych
8.2.2. Wyznaczanie czasu zaniku ładunku metodą prądów
termostymulowanych
8.2.3. Układ pomiarowy do badań prądów termostymulowanych (TSDC)
8.2.4. Wyznaczanie czasu zaniku ładunku metodą termostymulowanego
ładunku (TSQ) (termostymulowanego napięcia)
8.2.5. Układ pomiarowy do badania termostymulowanego ładunku (TSQ)
8.2.6. Uwagi do badań procesów zaniku ładunku z długimi czasami
relaksacji
8.3. Badanie charakterystyk zaniku ładunku dla materiałów o średnim
czasie relaksacji
8.3.1. Metoda wirującej próbki
8.3.2. Metoda wirującej elektrody pomiarowej
8.3.3. Metody z zastosowaniem mierników natęŜenia pola
8.4. Badania na materiałach o krótkim czasie relaksacji
8.4.1. Metoda okresowego próbkowania
8.4.2. Metoda pomiaru napięcia dla róŜnych czasów opóźnienia
8.4.3. Metoda okna polowego
8.5. Wpływ warunków elektryzacji oraz pomiaru na charakterystyki
zaniku ładunku
Literatura
163
163
9. Niepewność pomiarów wielkości elektrostatycznych
9.1. Wprowadzenie
9.2. Niepewność pomiaru ładunku nasypowego
9.3. Niepewność pomiaru czasu zaniku ładunku
9.4. Niepewność pomiaru napięcia obiektów ze stałym ładunkiem
9.5. Niepewność pomiaru natęŜenia pola elektrycznego
9.6. Uwagi końcowe
Literatura
165
166
167
171
173
177
179
179
179
185
188
191
191
193
195
197
204
207
207
208
209
212
218
221
222
oprac. BPK