2.2. Описание измерительного стенда

Стенд предназначен для освоения методики определения удельных объемного и поверхностного сопротивлений твердых диэлектриков, изучения этих характеристик в зависимости от температуры и частоты.

Измерительный стенд включает в себя следующие компоненты:

1) термостат;

2) тераомметр Е6-13А.

Нагрев осуществляется внутри рабочей камеры термостата, куда помещается приемная кассета с исследуемым диэлектрическим образцом. Конструкция рабочей камеры термостата обеспечивает одинаковую температуру во всем рабочем объеме и равновесие между температурой образца и среды. Измерение, регулирование и поддержка заданного температурного режима осуществляется по показанию чувствительного платинового термодатчика, установленного стационарно внутри рабочей камеры термостата. Предварительная установка значения требуемой температуры производится ручным регулятором с индикацией на цифровом 3-разрядном индикаторе, далее процесс разогрева (или остывания) до заданной температуры, а также ее поддержка осуществляется автома- тически.

Контроль текущего температурного режима относительно заданного осуществляется тремя световыми индикаторами: «Б» – больше; «Н» – норма; «М» – меньше. Предусмотрена звуковая сигнализация при равенстве текущей температуры заданной. Значение текущей температуры выводится на цифровой 3-разрядный индикатор нажатием кнопки «ИЗМЕР t».

Тераомметр Е6-13А конструктивно выполнен в виде переносного настольного блока в унифицированном корпусе. Применяемый метод измерения сопротивления основан на сравнении измеряемого сопротивления с образцовым с помощью усилителя, охваченного глубокой обратной связью. В качестве операционного усилителя применяется балансный усилитель постоянного тока. При проведении измерений по линейным шкалам источник измеряемого напряжения и образцовый резистор образуют искусственный генератор тока, а измеряемое сопротивление включается в цепь обратной связи. При проведении измерений по обратно пропорциональным шкалам источник измерительного напряжения и измеряемый объект образуют искусственный генератор тока.

Блок-схема измерений показана на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Блок-схема измерений

2.3. Правила по технике безопасности

При установке (замене) исследуемого образца убедитесь, что термостат отключен от питающей сети.

Во время измерений наибольшему нагреву подвергается приемная кассета термостата, а также электрод и исследуемый образец. Во избежание ожогов проявляйте повышенную бдительность при работе с этими деталями!

При длительной работе термостата в режиме нагрева запрещается прикосновение к жалюзям вытяжной вентиляции, расположенным на верхней крышке во избежание ожога. Время непрерывной работы термостата не должно превышать два часа после чего его необходимо выключить не менее чем на 30 минут.

2.4. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с краткими сведениями из теории и правилами по технике безопасности. В соответствии с вариантом получить исследуемый образец и электрод.

2. Перед началом измерений необходимо зафиксировать геометрические параметры исследуемого образца и электродов:

d₁ – диаметр электрода «С» (см. рис. 2.2), м;

d₂ – внутренний диаметр электрода «К») (см. рис. 2.2), м;

h – толщина исследуемого образца, м.

3. Измерение величин объемного и поверхностного сопротивлений проводятся в диапазоне 30–80С, с шагом 5С. Результаты измерений заносятся в табл. 2.3.

4. Образец с электродом установить в приемную кассету термостата (см. рис. 2.3). Закрепить образец при помощи крепежных винтов. Обратите внимание, что величина зазора между электродами «С» и «К» не должна превышать 2,2 мм.

1, 5 – планки; 2 – основание (электрод «Н»; 3, 4 – крепежные винты;

6 – исследуемый образец; 7 – электрод «К»; 8 – электрод «С»

Рис. 2.3. Приемная кассета термостата

5. Соединить выходной шнур кассеты термостата с входными гнездами тераомметра. В процессе измерения R_v электрод «С» является измерительным, электрод «Н» электродом напряжения, электрод «К» - охранным. В процессе измерения R_s электрод «С» является измерительным, электрод «К» электродом напряжения, электрод «Н» – охранным.

6. Перевести регулятор «УСТАНОВКА t» термостата в крайнее положение против часовой стрелки.

7. Включить термостат (тумблером на передней панели), регулятором установки температуры выставить значение 30С. Тумблером на приемной кассете переключить стенд в режим измерения Rv.

8. Включить тераомметр.

9. При достижении заданной температуры на термостате начинает мигать красная лампочка «Н». В этот момент необходимо зафиксировать значение R_v; перевести тумблер на приемной кассете термостата в положение R_s и зафиксировать его значение. Ручкой регулировки температуры термостата выставить следующее значение.

10. После окончания измерений выключить термостат и тераомметр.

11. Рассчитать значения удельных объемного (P_v) и поверхностного (P_s) сопротивлений, а также построить графики P_v(t) и P_s(t). Расчет производится по следующим формулам:

P_v = ( D²/4h) R_v, Ом м; (2.9)

P_s = ( D/g) R_s, Ом; (2.10)

D = (d₁+d₂)/2, м; (2.11)

где h – толщина исследуемого образца, м;

R_v – измеренное объемное сопротивление, Ом;

g – величина зазора между электродами «С» и «К», м;

R_s – измеренное поверхностное сопротивление, Ом;

d₁ – диаметр электрода «С», м;

d₂ – внутренний диаметр электрода «К», м.

12. Подготовить отчет по лабораторной работе.