УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УДЕЛЬНОГО ОБЪЕМНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения удельного объемного электрического сопротивления композиционных электропроводящих материалов.
Известно устройство [авт. свид. СССР №840725, G 01 N 27/02, Б.И. №23, 1981] для измерения удельной электрической проводимости, содержащее держатель с электродами, служащий одновременно формой для размещения испытуемого материала.
Данное устройство не позволяет производить измерения удельного объемного электрического сопротивления твердых электропроводящих композиционных материалов из-за своих конструктивных особенностей, которые не позволяют обеспечивать надежного контакта электродов с токопроводящим покрытием испытуемого образца.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения объемного удельного электрического сопротивления композиционных материалов, содержащее основание для установки образца, держатель с электродами, контактирующими с токопроводящим покрытием испытуемого образца, измерительный блок, содержащий измерители тока, напряжения, источник питания [ГОСТ 20214-79 «Пластмассы электропроводящие. Метод определения удельного объемного электрического сопротивления при постоянном напряжении», с.10].
Для прогнозирования надежной работы композиционных токопроводящих полимерных материалов (клеев) в конструкциях микроэлектронной и радиоэлектронной аппаратуры необходимо определять удельное объемное сопротивление этих материалов при различных эксплуатационных температурах.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности контроля электропроводности испытуемого материала при повышенных температурах. Помещение устройства в тепловые камеры приводит к существенной погрешности измерения за счет отсутствия возможности контроля температуры на поверхности токопроводящего слоя испытуемого образца и равномерности ее распределения вдоль его слоя.
Техническим результатом заявляемого устройства является расширение его функциональной возможности, а именно: возможность создания регулируемого и контролируемого теплового воздействия на испытуемый образец, при котором устройство обеспечивает измерение удельного объемного электрического сопротивления в условии постоянства заданной температуры на контролируемом токопроводящем покрытии испытуемого образца.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля удельного объемного электрического сопротивления композиционных электропроводящих материалов, состоящем из основания, держателя с электродами, контактирующими с токопроводящим покрытием испытуемого образца, измерительного блока, содержащего измерители тока, напряжения, источник питания, в основании выполнен ступенчатый продольный паз, в нижней части которого установлен плоский нагреватель, контактирующий с размещенным на нем испытуемым образцом, на электродах закреплены термочувствительные элементы контактирующие с испытуемым образцом, подключенные совместно с электродами через коммутатор к измерительному блоку, дополнительно содержащему измеритель температуры, причем держатель электродов выполнен в виде крышки из электроизоляционного материала с теплоотражающим внутренним покрытием, и снабжен направляющими, входящими в верхнюю часть паза основания. В электродах могут быть выполнены отверстия, в которых установлены термочувствительные элементы.
На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.
На фиг.1 представлено устройство (вид спереди), содержащее основание 1, на рабочей поверхности которого выполнен ступенчатый
продольный паз 2. В нижней части паза установлен плоский нагреватель 3, соединенный с регулятором температуры 4. На плоском нагревателе размещен испытуемый образец 5. На поверхности образца установлена совокупность электродов 6 (токовые и потенциометрические), закрепленных в держателе 7, на внутренней стороне которого нанесено теплоотражающее покрытие 8. Держатель содержит направляющие элементы 9, входящие в верхнюю часть ступенчатого продольного паза 2 основания 1. В электродах выполнены отверстия 10, в которых закреплены термочувствительные элементы 11. Токовые и потенциометрические электроды 6 и термочувствительные элементы 11 подключены к коммутатору 12, который в свою очередь подключен к блоку измерения, состоящего из измерителя тока 13, измерителя напряжения 14, измерителя температуры 15 и источника питания 16.
На фиг.2 представлено сечение А-А заявляемого устройства. Плоский нагреватель 3 выполнен в виде подложки 17 на которую нанесен тепловыделяющий элемент 18. Испытуемый образец состоит из электроизоляционной пластины 19, на поверхности которой нанесено токопроводящее покрытие 20 из исследуемого композиционного материала в виде полоскового элемента.
Устройство работает следующим образом.
Испытуемый образец помещают в нижнюю часть паза основания 2, непосредственно на плоский нагреватель 3 таким образом, чтобы продольные оси испытуемого образца и плоского нагревателя лежали в одной плоскости, перпендикулярной поверхности основания 1. На токопроводящий слой 20 испытуемого образца устанавливаются электроды 6, таким образом, чтобы направляющие 9 корпуса держателя располагались в верхней части паза основания. Коммутатор 12 переводят в первый режим работы, при котором обеспечивается контроль температуры на токопроводящем покрытии 20 испытуемого образца 5. Производят нагрев образца до заданной температуры за счет установки необходимого напряжения на тепловыделяющем элементе 18 плоского нагревателя 3 при помощи регулятора температуры 4. Контроль температуры на полосковом
элементе 20 испытуемого образца 5 осуществляется с помощью термочувствительных элементов 11 по показаниям измерителя температуры 15. При условии равенства температуры вдоль продольной центральной оси образца в зонах расположения электродов 6 коммутатор 12 переводится во второй режим работы, при котором обеспечивается измерение электрических параметров (токовой нагрузки и падения напряжения между потенциометрическими электродами). После этого коммутатор 12 переводится в первый режим работы.
С помощью направляющих 9 держатель электродов 7 перемещается вдоль продольной центральной оси испытуемого образца 5 на очередную позицию, на которой процесс подготовки и измерения осуществляется по вышеописанному принципу.
Расчет удельного сопротивления производится на основе статистической обработки результатов испытаний, полученных в разных зонах установки электродов 6 вдоль продольной центральной оси образца 5.
Использование данного устройства выгодно отличает его от прототипа, поскольку введение новых конструктивных признаков позволяет расширить его функциональные возможности: определять удельное объемное сопротивление композиционных материалов при повышенных температурах, при условии постоянства температуры на поверхности испытуемого образца, что позволяет существенно снизить погрешность измерения.