ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы и приборы для измерения электростатических характеристик из "Защита полимеров от статического электричества" Обычно антистатические свойства полимеров, т. е. их пониженную способность к электризации, оценивают с помощью прямых методов — определением величины плотности и знака заряда и скорости его спада во времени (иногда скорости заряжения), а также косвенно — измерением удельного электрического сопротивления (объемного Ро и поверхностного р,). Широкое использование электрического сопротивления для указанных целей основано на том, что, как правило, чем ниже р или р полимера, тем меньше величина образующегося заряда и выше скорость его утечки. Кроме того, при измерении сопротивления получаются более воспроизводимые результаты, и этот метод лучше поддается стандартизации. Однако для полной характеристики антистатических свойств материала недостаточно пользоваться одним только показателем электрического сопротивления. Более глубоко изучить антистатические свойства полимеров можно в реальных условиях их электризации при трении и контакте с другими телами, а также при воздействии электростатического поля (коронный разряд и т. п.). Несмотря на это электрическое сопротивление полимерных материалов является одной из важнейших величин для оценки их антистатических свойств. [c.29] Существуют гальванометрические, электрометрические и электронные способы измерения высоких сопротивлений [51, 112, 113]. Принципиальные схемы применяемых приборов приведены в монографии [51]. При гальванометрическом способе (или методе непосредственного отклонения) неизвестное сопротивление вычисляют по закону Ома. При электрометрическом измерении используют метод зарядки и разрядки конденсатора, а также некоторые стационарные способы измерения (компенсационный и мостовой). С помощью электронных измерительных приборов, так называемых тераомметров, измеряют электрические сопротивления до 10 Ом и выше. Принцип устройства таких приборов основан на стационарном способе измерения сопротивлений, при котором падение напряжения на эталонном сопротивлении измеряется ламповым вольтметром. [c.30] В СССР серийно изготовляются тераомметры типа Е6-3, Ф-507 и ЕК6-7 для измерения сопротивлений в пределах 10 —10 Ом с погрешностью (1,5 20,0)% в зависимости от диапазона измерения. В последнее время создана измерительная камера ИК-64 [114] для определения р и диэлектрических материалов (янтаря, фосфора, пластмассы, слюды, различных смол). Сопротивление измеряется в пределах 10 —10 Ом с относительной погрешностью не выше 2% (в диапазоне 10 —10 Ом) и 1% в диапазоне (10и 1015 Ом). [c.30] Предлагается прибор для бесконтактного измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов [115] в диапазоне от 5 10 до 2 10 - Ом м. Однако по этому типу могут быть изготовлены приборы и для материалов с более высоким сопротивлением. Сопротивление измеряют методом вихревых токов, что позволяет исключить погрешности, связанные с наличием приконтактных явлений, а также влияние термоэлектродвижущей силы и инжекции и вести измерения непрерывно. [c.30] Если электроды прикреплены к образцу достаточно плотно (например, электроды из фольги, прикрепленные к поверхности полимера аквадагом — суспензией коллоидного графита) и контактными сопротивлениями можно пренебречь, то для измерений сопротивлений полупроводниковых материалов пригодны лабораторные мосты переменного и постоянного тока различного класса точности [113, с. 671. В этом случае можно измерять р по ГОСТ 6433.2—71 при комнатной температуре с помощью того же лампового вольтметра ВК7-3, не применяя охранное кольцо. [c.31] Электроды для измерения сопротивления материалов с р 10 Ом- м подробно описаны в монографиии [1131. В зависимости от условий и заданной точности измерения, а также вида полимера могут применяться электроды металлические массивные из фольги, полученные металлизацией поверхности образца в вакууме электропроводящей резины ртутные. Последние исключены из отечественных стандартов ввиду их высокой токсичности. [c.31] Наличие электростатических зарядов легко обнаруживают по притяжению папиросного пепла, легких частичек бумаги, волокон, нитей и других к заряженному телу или свечению лампочки с тлеющим газовым разрядом, включенной в цепь, если один из ее полюсов заземлить, а другой приближать к заряженному телу. Эти приемы дают качественную оценку электризации твердых тел. Практически измерять заряды на диэлектрике можно только бесконтактным методом. Поэтому входное сопротивление измерителя должно быть очень высоким. [c.31] Величину заряда на диэлектрике можно определить также с помощью цилиндра Фарадея [52, с. 180]. Заряженное тело помещают в замкнутый металлический экран, обладающий известной электрической емкостью по отношению к земле. Так как все силовые линии электростатического поля заряженного тела будут замыкаться внутри электропроводящего цилиндра, то заряд на внешней стенке его по величине и знаку будет равен заряду тела. Потенциал на цилиндре может измеряться статическим вольтметром. [c.31] Имеющиеся измерители электростатических зарядов можно разделить на три основных вида приборы, использующие принцип электростатической индукции (электронные, лепестковые, струнные, стрелочные электрометры) приборы, основанные на принципе модуляции электростатического заряда во входном устройстве [51] и приборы, в основу которых положен принцип отклонения заряженных частиц в глубоком вакууме с помощью электрического поля [116]. [c.31] Измерительные приборы промышленного изготовления обычно градуированы в вольтах. Это обусловлено тем, что почти всегда распределение зарядов на разных участках заряженного тела неодинаково. При градуировке по напряжению прибор измеряет некую среднюю величину, которая включает различия в плотности зарядов и их знаке, т. е. в вольтах измеряется действие на входной электрод измерительного прибора. Поэтому количество зарядов в цилиндре Фарадея (в кулонах) определяется по разности между количеством положительных и отрицательных зарядов. Следовательно, даже в том случае, когда измеренное количество электрических зарядов равно нулю, в зависимости от распределения зарядов может создаваться сильное электрическое поле. [c.32] Использование приборов разных принципов действия вызывает необходимость изменять форму электродов, так что при измерениях применяются разные электрические емкости. Поэтому не- имеет смысла сравнивать результаты испытаний, полученные на этих приборах. Измерения же, выполненные на любом приборе в условиях цилиндра Фарадея или близких к ним, дают почти одинаковые числовые значения. [c.32] В отечественной практике для измерения потенциала статического электричества применяются статические вольтметры С-50, С-95 и киловольтметры С-96, С-100. Недостатком этих приборов является зависимость точности измерения от быстроты снятия показаний. К тому же эти приборы неудобны при измерениях на негладких образцах. В лабораторных условиях для измерения количества статического электричества можно использовать гальванометры типа ГЗБ-47 и М-21. [c.32] В производственных условиях часто прибегают к измерению плотности, напряжения и знака заряда с помощьр приборов самых разнообразных конструкций. В работе [1171 описан прибор для измерения электростатических зарядов и приведена его электрическая схема. Принцип работы прибора заключается в измерении заряда, индуцированного на небольшом электропроводящем измерительном зонде, размещенном вблизи заряженной поверхности. В ручке прибора размещается источник питания и кнопка в виде курка для включения питания. На лицевой панели расположен стрелочный указатель, отградуированный на 10 делений с нулем посередине шкалы. Основные технические характеристики прибора пределы измерения потенциала от 10 до 5-10 В, пределы измерения поверхностной плотности зарядов 0,2 -г 20-10 Кл/м2, погрешность измерений не более 5%, температура окружающей среды от —10 до 40 °С, относительная влажность до 95%, напряжение источника питания (элемент Марс ) 1,5 В, максимальный разрядный ток 0,06 А, габариты прибора 175 X 175 X 65 мм, масса 0,6 кг. Организовано мелкосерийное производство этого прибора. [c.32] Поверхностная плотность заряда на ткани и пленке может быть определена на приборе ПЭТ-1 [120, с. 361, в котором в качестве измерительной ячейки применяется цилиндр Фарадея. Измеритель-вым прибором является статический вольтметр. Заряды на образце генерируются при его контакте с вращающимся диском. [c.33] Для измерений потенциалов статического электричества до 100 В пригоден высокочувствительный прибор, описанный в работе [121]. Конструктивно прибор состоит из двух частей выносной головки с лампой 1Ж29Б и блока вторичного прибора, разделенного на три отсека, в которых размещаются генератор, выпрямитель со стабилизатором, усилитель с демодулятором и выходным УПТ. Основные технические характеристики прибора пределы измерения по напряжению 0—1, 10— 50, 50—100В постоянная по напряжению 0,02 В/дел постоянная по заряду 1,2-10 Кл/дел входное сопротивление 2,6-10 —4.5 10 Ом потребляемая мощность 1,5 Вт габариты 225 X 220 X 75 мм. [c.33] Среди измерителей электростатических зарядов также следует отметить прибор с фотоэлектрометрическим усилителем ФЭУ-ЗП, имеющим три предела измерения 100, 500 и 2000 мВ [122, с. 23], и переносной. прибор 1И-54 с батарейным питателем напряжением 3,2 В [123]. Выносным датчиком последнего служит пентод 1П2Б, помещенный в трубку из полистирола прибор градуирован в пределах от О до 20 кВ. [c.33] В работе [124] приведена схема электрометра на МОП транзисторах. Прибор отличается высоким (около 10 Ом) входным сопроти-Ьлением, малыми входной емкостью и дрейфом нуля и очень небольшим потреблением тока (порядка 0,7 мА). Питание прибора осуществляется от одной батареи напряжением 10 В. В работе [125] рассматривается схема электрометрического вольтметра на транзисторах, обладающего высоким входным сопротивлением и малыми габаритами. Вольтметр реагирует на сигналы любой полярности. Пределы измерения прибора 1, 2 5, 5 и 10 В, относительная погрешность измерения 2%. [c.33] Поверхностная плотность зарядов в пределах 10 —10 Кл/м может быть измерена с помощью приборов, описанных в работах 1126, 127]. [c.33] В Венгерской Народной Республике сконструирован прибор для определения способности полимеров к электризации трением 1128]. Рекомендуемые параметры работы прибора частота вращения образцов 60 об/мин давление, создаваемое поворотной головкой, обернутой хлопчатобумажной тканью, 3,8-10 мПа, относительная влажность воздуха 55 2%, продолжительность трения 3—10 с, размер образца 120 X 120 мм. [c.33] Вернуться к основной статье