Пристрій для вимірювання заряду електретів

Предлагаемое устройство относится к области измерений поверхностного заряда диэлектриков, полупроводников и других материалов, имеющих поверхностную разность потенциалов. Известно устройство для измерения радиационной нагрузки в полостях тел, например, при перегрузочной терапии или аналогичных малых пространствах (Патент ГДР №275324, кл. G01T1/14). Устройство содержит электретные дозиметры, акустический преобразователь в герметичном корпусе, неподвижный электрод и противоэлектрод электретных дозиметров, выполненный в виде колеблющейся мембраны. Противоэлектрод жестко соединен с электретами посредством дистанцирующего кольца. При акустическом возбуждении в мембране возникает переменное напряжение, уменьшение которого во время облучения можно усилить с помощью усилителя электрических колебаний и измерить в качестве меры дозы облучения. Недостатком указанного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная нестабильностью амплитуды и частоты акустического возбуждения, характерной для разомкнутых колебательных систем. Наиболее близким к предлагаемому устройству и выбранным в качестве прототипа является устройство для измерения поверхностного заряда электретов (Заявка №95042031, кл. G01T1/14, приоритет 26.04.95). Устройство содержит акустический преобразователь, мембрану-шток, неподвижный электрод с установленным на нем электретом, противоэлектрод электрета, усилитель электрических колебаний. Противоэлектрод и неподвижный электрод с электретом включены на вход усилителя электрических колебаний, выход которого соединен с акустическим преобразователем, который связан с мембраной, штоком и противоэлектродом электрета. Включение противоэлектрода и неподвижного электрода с электретом между штоком и усилителем, выход которого соединен с акустическим преобразователем, замыкает цепь положительной обратной связи, образуя при этом акустический автогенератор, частота и амплитуда которого зависят от материала и размера штока и мембраны устройства. Величину заряда электрета определяют по величине амплитуды колебаний автогенератора с помощью измерителя, который подключен к выходу усилителя электрических колебаний. Недостатком указанного устройства является нестабильность результатов измерений, вызванная изменением амплитуды и частоты в зависимости от изменений линейных размеров штока и деформации мембраны во времени. В основу изобретения поставлена задача обеспечить стабильность результатов измерений во времени, что позволит фиксировать изменение заряда электретов при измерении концентрации радона (222Rn) в помещениях в том числе жилых, в течение длительного времени. Решение задачи достигается тем, что устройство для измерения заряда электретов, содержащее электрод с установленным на нем электретом, противоэлектрод электрета, измеритель амплитуды и усилитель электрических колебаний, вход которого подключен к противоэлектроду, согласно изобретению, дополнительно содержит шторку, закрепленную на валу электродвигателя и расположенную между электретом и противоэлектродом, при этом выход усилителя электрических колебаний подключен к электродвигателю. Введение в устройство шторки между электретом и противоэлектродом позволяет индуцировать заряд электрета на поверхность противоэлектрода. Введение в устройство электродвигателя, на валу которого закреплена шторка, позволяет вращать с заданной скоростью шторку между электретом и противоэлектродом. Подключение выхода усилителя электрических колебаний к электродвигателю позволяет замкнуть цепь обратной связи и обеспечить вращение шторки с постоянной скоростью, стабилизировать индуцирование заряда электрета на противоэлектрод. Величину заряда электрета определяют по амплитуде переменного напряжения на противоэлектроде с помощью измерителя, который подключен к выходу усилителя электрических колебаний, вход которого подключен к противоэлектроду. Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.), на котором представлено заявляемое устройство. Устройство содержит электродвигатель 1, шторку 2, неподвижный электрод 3, электрет 4, противоэлектрод 5 электрета, усилитель 6 электрических колебаний, измеритель 7 амплитуды. При этом шторка 2 закреплена на валу электродвигателя 1 и расположена между электретом 4 и противоэлектродом 5. Электрет 4,установлен на неподвижном электроде 3. Усилитель 6 электрических колебаний своим входом подключен к противоэлектроду 5 электрета, а выходом - к электродвигателю 1 и измерителю 7 амплитуды. В устройстве использован электродвигатель тип ДП25-2.5. Шторка 2 выполнена из дюралюминия в виде диска диаметром 90мм с двумя отверстиями диаметром 32мм (или любой другой формы, позволяющей периодически перекрывать зазор между электретом и противоэлектродом). Неподвижный электрод 3 выполнен из латуни. Электрет 4 выполнен в виде диска диаметром 32мм из фторопласта с одной металлизированной плоской поверхностью. Противоэлектрод 5 выполнен из латуни. Усилитель 6 электрических колебаний выполнен на микросхемах КР 140УД8А и КР 140УД5В с коэффициентом передачи по напряжению, равным 20. В качестве измерителя 7 амплитуды использован цифровой вольтметр типа В7-35. Заявляемое устройство работает следующим образом. Вращаясь с помощью электродвигателя 1, шторка 2, расположенная между электретом 4 и противоэлектродом 5, приводит к индуцированию на противоэлектроде 5 переменного напряжения. Переменное напряжение с противоэлектрода 5 подается на вход усилителя 6 электрических колебаний, выход которого подключен к электродвигателю 1. Таким образом, замыкается цепь обратной связи для управления скоростью вращения электродвигателя 1, на валу которого закреплена шторка 2. Напряжение на выходе усилителя 6 измеряется с помощью измерителя 7 амплитуды колебаний. Величину заряда электретов определяют по величине амплитуды колебаний на выходе усилителя 6 электрических колебаний. Измерение заряда электретов осуществляется следующим образом. На плоскую поверхность неподвижного электрода 3 устанавливают электрет 4. Включают питание усилителя 6 электрических колебаний. Выходное напряжение усилителя 6 подают через выпрямитель на электродвигатель 1, который вращает шторку 2. Вращение шторки 2 между противоэлектродом 5 и электретом 4 приводит к индуцированию на противоэлектроде 5 переменного напряжения, пропорционального заряду электрета 4. Переменное напряжение с противоэлектрода 5 подается на вход усилителя 6 электрических колебаний, на выходе которого подключен измеритель 7 амплитуды. С помощью вольтметра (измерителя амплитуды) измеряют переменное напряжение, величина которого соответствует величине заряда электрета. Стабильность измерений заряда электрета определяется постоянством скорости вращения электродвигателя и величиной зазора между электретом и противоэлектродом. Предлагаемое устройство для измерения заряда электретов, по сравнению с прототипом, имеет преимущество, заключающееся в простоте конструкции и повышении точности измерений во времени с 5% - для прототипа до 1% - для заявляемого устройства. Указанная точность измерения во времени достигается свойством замкнутой системы поддерживать постоянство заданного параметра (скорость вращения) и постоянством величины зазора между электретом и противоэлектродом за счет жесткого закрепления их между собой.