автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Кондуктометрические измерения и контроль электрических параметров фольги в процессе производства электролитических конденсаторов

5ГЗ ОД

С- г-».- м

» . .1 . 5

НАЩОНАЛЬНА А1ЩсШЯ НАУК УКРА1НИ 1НСТИТУТ ЕЛЕКТРАЦИНАМ1КИ

На правах рукопису ' УЖ 621.317 '

ПОПОВ ВАЛБР1И ЮРШОВИЧ

КОВДУКТОМЕТРИЧНХ ВИМ1РИ ТА КОНТРОЛЬ ЕЛОТРИЧШ ПАРАМЕТРР1В ФОЛЬГИ В ПРОЦЕСХ ВИРОБНИЦТВА ЕЛЕКТРОЯГГИЧНИХ КОНДЕНСАТОРТВ

Спец1альн1сть 05.11.05 - Прилади та штоди вим!ру влектричних та магн!тних величин

.АВТОРЕФЕРАТ дисертацИ на здобуття наукового ступеня кандидата техн!чних наук

Ки1в - 1995

Дисертащею в рукопио.

Роботу виконано у в1дцш електричних та магн1тних вим1р1в хпституту электродинам1ки HAH Укра1ки, м. Ки1в

Науковий керХвник • - доктор текн1чних наук,

профвсор

Сурду Михайло- Миколайович.

Наукозий консультант ■ кандидат техн1чних наук

ГордАенко Григор1й Федорович.

0ф1ц1йн1 опонвнти - доктор техн!чних наук,

профвсор

Володарський Евген Тимофеевич,

- кандидат техн1чних наук Туч1н Роберт Дмитрович.

Пров1дна орган!зац1я • - ВО "Бле'ктроприлэд"

MiHicTepcTBa машкно<5уд1вно1 промисдовосП Укра1ни, м.-Ки1в. .

о ■

Захист в!дбудеться " 2 * липня 1996 р. о 14 годин! на зас!данн1 спец!ал1зовано1 вчено!, раци Д 01.93.03 при тнститут! електродинамГки HAH Укра1нн (2526SQ, м. Ки'в 67, пр. Перемоги,. 56, тел. 446-91-15).

3 дисвртац!ею можна ознайомитись у Ciöjilore'iU тнституту електродинам!к'и HAH Укра1ни.

Автореферат розюлано "24 ~тр»81996 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано1 вчено! ради к.т.н., ст.н.с.

Ю.О.Маспрлнко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн1сть ,1 ступ1нь досл1дхення тематики дисертацП. Елэктрод1ти.чн1 кондвнсатори (ЕК) в нев1д'емними компонентами практично кожно1 електронно1 схеми. Вони широко використовуються в рад1отехн!д1 1 зв'я. су, внвргетиц! 1 обчислювальн1Я техн1ц1, телебаченн1 1 приладобудуванн1. Очевидно, що в1д 1х яхосп, над1йност1 1масогабаритних характеристик в значн1й м1р1 заложить 1 якЮть продукцп, щовилускаеться.

В свою чергу, як1сть, надшасть 1 масогабаритн1 параметри ЕК в значит м1р1 визначаоться ступеней розвинутост1 поверхн1 алш1н1ево1 фольги (ЛФ) .1 характеристиками оксидного шару, що утворюються снасл!док опвращй електрох!м1чно1 обробки (ЕО) фольги - травления..1 оксидування, в1дпов1дно, 1 як! в сукупносП визначають питому еын1сть фольги (П6Ф).

НедосконалЮть - оп$рац1й ЕО призводить, зокрема, до несталост1 П6Ф по довгИн1 рулона, що визначае широкий д1алазон в!дхилень 81д ном1нального значения емност£ конденсатор1б в межах в1д м1нус 20 до. + 50*. А це призводить до невиправданого дорожчання обЛаднання, в якому застосовуються ЕК, збитьиення виграт матер1ал1в 1 енэргетичних ресурс1в на 1х виробництво.

ПСФ визначаеться режимами ВО - швидкЮгю руху фольги, температурою I питомою електропров1дн1стю елекгрол1ту (ПЕЕ), силою струму (при травлении 1 розм!ром напруги (при оксидуванн1), а також кристальною будовоо 1 х1м1чним складом вих1дно! АФ, е н0Пост1Яними по довжин1 рулону. Саме останнШ чинник не дозволяв одержувати стаб1льн1 значения П5Ф при пост1йних режимах И).

Корэгуванням реяим1в р0 в залежност! в1д зэачень ПСФ на виходах операц1й травления 1 оксидування мохна забезпачити 11 сталАсть по довжин1 рулону. Але в 1снуюч1й ¡технологи офробки фольги такий принцип стао1л1зац11 питомо! емност1 не використовуеться за в1дсутн1стю вим1рювальнихпвретворювач1в (ВП) П5Ф 1 ПЕЕ, працездатних безпосервдньо на агрегатах травленння 1 оксидування Л1д час технолог1чного процесу в умовах . вид1лення газопод1бних, нерозчинних або важкорозчинних поб1чних продукпв ЕО. Контроль цих параметр1з зд1йснюеться в лабораторних умовах шляхом в1дбору проб електрол1ту 1 зразк1в фольси. .1снуюч1 вим1рювальн! приладИ, що.працюють в комплекс1 з ВП ПвФ 1 ПЕЕ, недоц1льно використовувати в процес1 ЕО фольги, бо дешевим 1 конструктивно простим приладам властива низька точн!сть вик1р1в.

а прец1з1йн! прилади е конструктивно, складними 1 мають високу вартЛсть.

Таким чином, для удосконалення технологи виробництва ЕЖ _ необх!дна розробка засоб!в вим!ру - ВП П5Ф 1 ПЕЕ, працездатних в умовах ЕО фольги, 1 вим!рювальних прилад!в, дешевих, конструктивно прости*, як! мають достатньо висок! метролог.!чн! характеристики, що 1х доц1льно використоьувати у цьому технологичному процес1.

Пета роботи 1 основн! завдангч наукового досл!дження. Метою дисертац!йно1 роботи б створення засо01в вим!ру П€Ф 1 ПЕЧ безпосередньо в умовах технологичного процесу ЕО АФ для ЕК, що вАдпоЕ-'дають сучасним вимогам по точност!, швидкодП, ст!Йкост! до. перзшкод 1 вартост1, як! ставляться до технолоПчного обладнання.

Для досягнення поставлено1 мэти в { >Сот1 вир!шувалвед сл!дувч1 проблем«: .

- розробка ВП для вим1ру ПЕЕ 1 П5Ф в умовах, видШення газо-под1бних, нерозчинних 1 важкорозчинних пскЯчних продукПв ЕО АФ в проц9С1 виробництва ЕК;

- дослШення впливу конструктивних ос Зливостей ВП на 1х основн! метролог!чн1 характеристики;

-^"розробка вим!рхшальних прилад!в, що д!«ть у комплекс1 з ВП, для технолог!чних вим!р!в ПЕЕ ! П6Ф та анал1з 1х основних метролопчних характеристик;

- п!двищення ст!йкост! до перешкод засоб!в вим!ру ПЕВ А

П6Ф.

Наукова новизна досл!дження. В ,хк5от! отримано наступи! науков! результата:

- Вперив побудовано модель -отириелектродних коадуктометричних чарунок (ЧКЧ) заглибного типу для вим!ру ПЕЕ в умовах ЕО АФ, на п!дстав! досл!дження яко! визначено загальн! конструктивна обмекення, що практично виключають вплив приелектродних процвс!в на потенц!альних электродах (ПЕ) на насл1дки вим!ру, проанал1зовано окремий, ! сум!сний вплив ПЕ 1 електрод!в струму (ЕС) на константу чарунок та встановлено оптимальн! сп1вв1дношення геометричних роам!р!в електрод!в, 'при яких в!дбуваеться практично повна компенсац!я впливу на константу чарунок нэоднор!дност1 елекгричного поля, що обумоЕлена ПЕ 1 ЕС;

. - эапропоновано способи вим!ру ПС1> !з стру^турним та алгоритмичним корегуванням адитивно1 погр!шност1, що дозволяють зд1йснювати неруйн!вний контроль високоемних фолы, а "такох

слособи захисту ВП ПСФ в1д поб!чних продуктов "ЕО АФ ! розроблено в!дпов!дн! конструкцИ ВП;

- розроблено 1 проаная1зовано модел! злектродно! систг и ВП П6Ф для вивчення формування електричного поля при наявности поляризацШних процес!в на елэктродах, анал!з яких дав змогу встановити оптимальну ширину охоронних електрод!в (ОЕ) для р1зних конструкц!Й ВП, до виклпчають вплив як псляризацП електрод1в, так 1 чрайових ефект1в, на точн!сть вим1ру;

- на П1дстав1 доел1дхень модел! електродно! систем« ВП П5Ф з неск1нчвнно протяжними ОЕ визначено вплив зазора м!ж ОЕ 1 вим!рювальними електродами (ВЕ) на константу ВП 1 встанозлено залежнЮть 11 в1дносного в!дхилеиня в!д розрахузксвого г-качення.

Теоретична 1 практична ц!нн1сгь .роботи полягае у настучому:

- розроблеи! авторе»« конструкцИ заглибних ЧКЧ викточають вплив поб1чних продукт!в електрол1зу на насл!дки вим!ру 1 в комплекс! а розробленим кондуктометром вперше дають змогу зд!йснювати вим!рпвання ПЕЕ Сезпосер^ чньо на агрегатах' ЕО АФ в процес1 виробництва ЕК;

- на баз! розроблених автором способ!в вим1ру П6Ф створено вим!рювальну апаратуру, включаючи ВП ПбФ та вим!рювальн! гтриладк, що дозволяз вперше здШснювати неруйн1вний контроль П6Ф зсього д!апазону значень, який використовуеться в виробництв1 ЕК, аж до максимально одержуваних значень порядку 2*105 мкФ/дмг 1 вищэ, безпосередньо на агрегатах ЕО АФ;

- вир1шено питания мвтро.топчного забезпечення операц1й ЕО АФ 1, зокрема виробництва ЕК' з використанням високоемних фольг, а також нових гвхнолог!Й виробництва високоемних фольг методами вакуумного напилення;

- отриман! в робот! анрл1тичн! виразк I граф!ки дозволяють розробляти заглибн! ЧКЧ I ВГ. ПбФ !з завданними константами.

Р1еень впровадження наукових розробок. Результате роботи було використано в ВАТ НДГ "Уконд" та ВАТ НВО "КатЮн" (м. Хмельчицький) пр1 створенн1:

- заглибно! ЧКЧ у форм! паралелеп!педу ЧКЯ-1 г-розрахунковою константою 5 см"1 для вим!ру ПЕЕ;

- термокондуктометра ПК.ХЦ-1, який вим1рюе пров!дн!сть в1д 0.2 до 5М0"8 См, оп!р в1д 5 до г-ю'бм, температуру в!д м!нус 50 до +550еС з погр!шн!стю не бШыие 0.3», для вим!ру ПЕЕ у комплекс! з ЧКЯ-1 I температури у комплекс! з елементом термометричним м1дним з характеристикою 50 М;

- приладу ПИ.ФЛА-1, вим!ряючого емн!сть в!д 10"3 до'ГО14^!®

а погр1шн1стю не сИльше 0.296, для оперативного контролю П6Ф у комплекс! з ВП ПСФ з константою 540"3 да2, що рэахДзуе спос1б вим1ру з алгоритм1чною корекц!ею адитивно1 погр1шност1.

Апробац1я результатов наукових досл1джень. Основы1 положения роботи допов!дались та обговорювались на республ!канск1Я науково-практичн1Й (1989 р.) та репональнш науково-техн1чн1й (1995 р.) конференщях (м, Хмельницький). .

Публ1кац1я результаПв досл1д»ень. Матер!али дисертац11 знайшли воображения у 14 роботах, в тому числ1 8 авторськйх св!доцтвах. ,

Структура та обсяг роботи. Дисертац1я складаеться 1з вступу, п'ятй роздШв, висновк1в, списку використано1 л!тератури та; додатк^, м!стить 142 стор1нки основного тексту, 89 малюнк1в, 109 нйЙйййувань б1бл1ограф!1. ■

ЙЬнкретний особйстий' внесок 'дисеотанта у розробку наукових результапв. що виносят'ься на эахист. полягае:

- у розробщ конструкт* заглибних ЧКЧ для вим1ру ПЕЕ в умовах ЕО АФ для ЕК, анал1з1 вплйву конструктивних параметр1в на мвтролог1чн1 1 експлуатац!йн1 характеристики, визначенн1 оптималвних сп1вв1дношень основних розм!р1в чарунок, що виключають вплив привлектродних гроцес1в на точн1сть вим1ру. 1 забезпечують роз>рахунков1сть констант;

- у розробц1 способ1в вим1ру ПОЛ 1з застосуванням структурно1 та алгоритмично! корекци для п1двищення точносп вим1ру (особливо вис0к06мних фольг), способу захисту ВП ПбФ в1д лоб1чних продукт!в ЕО АФ 1 конструкщй ВП, по 1х раал1зують;

- в анал!з! формування електричного поля в ВП ПБФ п!д час пвреб!гу йо,МрКзац!йних процес1в на электродах, впливу конструктив^* особливостей на метролоПчн! характеристики пвретворювач1в, визначенн1 оптимельних' сп1вв1дношень 1х основних розм1р1в, виклпчаючих вплив поляризацИ елбктрод1в та крайових ефекПв на точШсть вим1ру, 1 залежност! В1д них в1дносного в1д*йлення констант в!д розрахункового значения;

- у розробщ . структурных схем вим!рювальних прилад1в прямого перетворення ■ для вим1ру ПЕЕ 1 П6Ф у комплекс! з в1ДповШ<ими ВП.

Предмет та об'ект досл1дження. В дисертацП доод!джуеться ЙбТролоПчне забезпечення операц1й ЕО АФ для ЕК.

>1еТШи дослШень базуються на використанн1 мвтод!в теори функцп комплексно1 зм1нио1, методу конформних виображеиь, ррзрахунку поля прямим методом, тэоретичних основ электротехники,

!нтегрального отчисления, к!льк!сних матод!в аная1зу з використанням ЕОМ.

ОСНОВНИИ 3MICT РСБОТИ

■У встул! обгрунтовано актуальн!сть 1 ступень досл!дження теми дисертацИ, сформульовано мету ' 1 основн! завдання, в!дображено наукову новизну, практичну ц1нн1сть та р1вень впровадхення наукових досл!джень, структуру роботи i конкретний особистий внесок автора у розробку.

У пермому розд!л1 визначено вимоги, що ставляться до ВП НЕЕ 1 П6Ф (вим!рювання без в1дбору проб i зразк1в, стал!сгь та розрахунков1сть ' констант, тривале фуницЮнування в умовах видитення газопод1бн!х, нерозчинних та важкорозчинних поб!чних продукт!в ЕО) i вим!рювальних прилад1в, що д1ють у комплекс! з ними (погр1шн!сть BiiMipy не б1лг"9 0.5 - 1*, простота конструкц11, низька ьартють), 1 .проведено анал1з в1домих перетворювач!в та прилад1в для вим!ру цих величин з точки зору в!дпов!дност! ,1х . встановлвним вимогам, тобто, можливост! i доцЛльност! 1х застосування безпосередньо в npoueci ЕО рулонно* АФ для ЕК. Показано, шо'наявнЛ:

- конструкцИ заглибних та проточних, як1 можна використовувати як заглибн1, чотири - i п'ятиелектродних кондуктометричних чарунок не звдовольняють вимогам, що ставляться (або не здат'''. тривалий час функцЮнувати в умовах вид1лення поб!чних продукт1в ЕО, (5о накопичують 1х, або конструктивно склвдн1, або не мають розрахункових констант);

- Bit П6Ф не захищек! в1д впливу nf 1чних продукт!в ЕО, особливо газопод1бних, вони мають суттеву адитивну погр1шнють, особливо при вим1рюванн1 високоемних фольг (до 505?), зумовлену способом вим1ру, при якому вим!рюеться емн!сть перетворювача, що складаеться з посл!довно включених емностей вим!рювально1 д1лянки фольги та BE;

вимрювальн! прилади, що працюють у комплекс! з ВП ПЕЕ ! ПСФ, не звдовольняють ооставленим вимогам (або по вартост!, або по коструктивно1 складност!, або по точност! вим1ру). .

Наприк!нц1 глави в висновках сформульовано конкретн! завдання дисертац!йно! роботи.

У другому розд1л! описано розроблен! автором конструкцИ заглибних ЧКЧ цил1ндрично! форни ! у форм! парчлвлеп1педа.

Р0зр!з Бздоеж ос! чарунки цил!ндр1чно1 форми показано на

мал.1, 1 - 5 - частини д1електрично1 трубки корпусу довжиною 11 г 15, в1дпов1дно, причому, 12 = ]4, м1ж торцями яких знаходяться ЕС 6 1 7 шириною та ПЕ 8 1 9 шириною Й^, 1 - ( в1дстань м!ж центрами ПЕ, Ю - внутр1жн1й д1аметр. У досл1джуваний електрол1т чарунка занурюеться до повного перекриття електрол1том вс1х електрод!в таким чином, щоб забезпечити проходження вим1рювального струму т!льки у внутр1шньому обсяз1.

Розроблено розрахункову модель в площин1 *(и,т), зображену на мал.2, яка в!дображае основн! конструктивн1 особливост! ЧКЧ. Тут р - ширина ПЕ яН - ЕС и - р/2, Ь - сума (12 + 13 + 14 + 211^), * С0 - координати особливих точок, А,, А10 - кут.. даокутника, що обмажуе зону, яка розглядаеться, А2 - Ад -коорди. ати к1нц1в електрод1в 6-9, 1 - як 1 на мал.1

В1дносне в1дхил9ння вщ константи чарунки в!д розрахункового значения Кр « 41/пВ8 иражено у вигляд1 функцп в!д окладових напружносП поля Ет=0(и) и Еи=0(7):

О.В(1-р) И

4кц- йР,=0(и)<1и/(2/Н)/Еиа0(т)т<1т -1. (1)

-0.3(1-р) о

На п1дстав1 анал1зу модел1 визначено загальн1 конструктиву обмеження, як! виключають вплив приелектродних процес1в на ПЕ на точн1сть вим1р1в (для чого необх!дно розм!щувати ПЕ в зон1 вих1дно однор!дного поля, що вимагаЕ максимального в!ддаленя ЕС в1д ПБ) 1 забезпечують м1н1м1зац1ю довжини чарунок та нормальну роботу вим1рювального приладу (для чого необх1дно максимально зблизити ЕС 1 ПЕ). Вони описуються в1дн0швннями! 1г » б/2 1 14 8 в/2 при умов1, що 13 > Б.

АналогШно, з використанням виразу (1), проведено анал1з впливу неоднор!дност1 поля, обумовленЫ т1льки конструкщвю та параметрами ЕС при неск!нченно тонких ПЕ, т1льки конструкц!ею 1 параметрами ПЕ при неск1нченно рознесених ЕС, а такок сумЮним впливом ЕС 1 ПВ на константу чарунки. Граф1чно насл1дки анап1зу представлено на мал.З - Б, в!дпов1дно,

Встановлено, що в чарунках тако1 конструкцИ ЕС викликають зб1льшэння константи К по в1дношэнню до розрахункового значения Кр, а ПЕ,- зменшення,' що 1снують певн1 аПвв1днощення розм1р!в цих елэктрод1в, при яких вЛдбуваеться повна компенсаЩя 1х впливу на константу. Зокрема, при гЬ^В = 0.2, гь^Л)'=• 0.1 1 21/Ъ > 3 в1дносне в!дхилення константи в!д розрахункового значения но-перевищуе 0.05£.

Зд1йснений анал!з такок показав, що при ширин1 ПЕ Ищ < 0.01(0/2) 1х практично можна розглядати як нэск1нченно тонк5 ПЕ. У с ому випадку в1дносна в1дхилення констант чарунок б^ц в1д розрахункового значения описувться емшричним виразом:

вкц(ьтт-1»о)'1* - 1.43/1 (21/0) (2^/0))°(2) шз

з погр1шн1стю не больше 55«.

АналоПчно проведено анал1з ЧКЧ у форм! паралелэп1педа квадратного перер1зу.

Розглянуто аар1анти захисту заглибних ЧКЧ в1д електромапШних перешкод.

У третьому розд1л1 розроблейо способи вим1ру П6Ф, в яких структурною 1 алгорйтм1чною корекц1ею п1двищуеться точН1сть вим!ру. спос1б захисту ВП в1д впливу по<11чних продукт1в ВО, конструкцИ перетворювач1в, що реал^зують 1х. Встановлоно, що вимХр П6Ф необх1дно здШснювати для ■ конкретних умов: складу 1 температуря електрол1ту, а також щ1льност1 струму, якщо ВЕ чи фольга, що вим!рюеться, неоксидован!.

Базовий спос1б вим1ру, в1дображено на мал.6, де 1 - фольга, 2 - електрол!т, 3 - ВЕ у форм1 плоского цил1ндра д!аметром й, л -ОБ к1льцево! форми завпиршки Ь0Е, 8 - зазор м1ж ними завширшки 13, 6 - д1електричнв основа, Ь - в1дстань м!ж фольгою та ВЕ 1 ОЕ, ВПР - вим!рювальний прилад, ПН - повторювач напруги. Вим1рюеться емн!сть електрол1тичного конденсатора Сц, створеного паралельним з'еднанням дэох однакових лан'цюПв, кожен з яких складаеться г посл1довно включених емкостей д1лянки фольги (з одного боку), то вим!рвбться', 0.50ф, емност1 ВЕ СрЕ 1 опору г що включае активн.1 втрати 1мпеданс1в останн1х -а оп1р об'ема електрол1ту м1ж ВЕ 1 д1лянкою фольги, що вим1рюеться, 1 дор1знюе:

• °К - + 2СВК>' (3)

Адитивна погр1шн1сть вим1ру <5^ базового способу обумовлметься емностю СВЕ ВЕ ВП 1 дор1внюе:

«СВ а ^«Ъ + 2СВЕ> " > <4> .

Спос1б структурно1 корекцИ погр1шност1 придатний для вим1рювання оксидованих фолы (ОФ) ВП, що М1стять оксидован! ВЕ, як1 мають стаб1льн1 емност1 СдЕ, 1 зд1йснюеться включениям посл1довно з кожним ВЕ корегуючо! 1ндуктивност1 що задоволняе

в1дношрння: ыьд = 1/шсве.

Способи алгоритм1чно1 корекцИ передбачають використання високобмних неоксидованих ВВ у ВП 1 вшпочають два вим!ри, як1 едШсымоться в однакових умовах. Перший завжди здХйснюеться в!дпов1дно до базового способу (вим1рюеться емнЮть ВП Ск,, йо визначаеться виразом (3)). При другому вим1р1:

- по способу 1 зм1нюеться однаково (в п раз1в) д1йсна плота поверхн!. кожного ВЕ (тобто, емнЮть Свк) при збе^женнЛ *1х геометрично1 плсщ1 1 вим!рюеться емн1сть С^., ВП при т1Й же Щ1лыюст1 струму через ВЕ, яка опгоуетьсявирагом:

ска-1 - гпОфСвв'?0» * 2п0ВЕ>! (5>

- по способу 2 додатков! елактроди 1з стаС1льними параметрами: а в1домою емн!стю СБ (оксидован!) розташовувться в одн1й площин1 з ВЕ 1 С так, щоб вони оточуволи ОБ, 1 вим.1рюеться емн!сть електролЛтичного конденсатора СК2_г, утвореного даома паралельно включеними додатковими електродами, паралельно включеними ВЕ та об'емами електрол1ту М1ж ними, при т5й же • щ!льност1 струму через ВЕ, що описуеться р1внвнням:

V» ' ^АЕ^ + °ВЕ>- (б)

Спос1б 1 застосовуеться для вим1рювання ОФ. Бмн1сть ДШнки фольги, що вим1рюеться, Сф визначаеться як:

сФ "<п - псК1СК2-1/«пСК1 -0цаГ1>' <7>

Для його реал!зац11 ВЕ виготовляють з двох сп!рально згорнутих гонких стр1чок металево1 фс ьги, 1зольованих одна в!д одно1 тонкими д1електричними стр!чками.

СпосЮ 2 застосовуеться для • вим1ру як ОФ, так 1 неоксидоввнйх фольг (НСФ). По насл!дках другого вим1су визначаеться смн1сть с^ ВЕ: 1

°вв Г 0К8-й)' (8)

а емн!сть д1лянки фольги, що вим1рюеться, Сф:

с® * ^Ю 'Мве - V

Спос1б захисту ВП в!д поб1чних продукта, ЕО поля гае у формуванн! двох об'ем1в електрол1гу з кожного,боку фольги. Один об'ем електрол!ту формуеться м1ж фольгою 1 ВЕ та ОЕ, а другия ;у

ВИГЛЯД1 ТОНКОГО ПЛОСКОГО К1ЛЬЦЯ) •• М1Ж фольгою 1 ПЛОСКИМ -горцем

вяступу д1електрично1 основи, (цо забеспэчуеться 11 конструкте».

. При щ1льному приляганн1 торця виступу до фэльгл (запор 1фв м!ж торцей буртика 1 фольгою повинен ззбезпечуеати порем1щенья останньо1) зд1йснюеться ззхиет ВП в!д лоб1чьих продукт1в ВО..

Такох розроблеио модель мнк.тродно1 с.истеми ЕП в площин! «(и, V) для вивчгння впливу поляризац!йних процес1в на формуванпя поля, яку воображено на мал.7, до елэктрод 1 - анаиог д.1лянки фольги, що не . поляризуеться, '2 - делянки фольги, що поляризуеться, 3 - ОЕ 1 ВЕ при неск1нченно тонкое зазор1 м!ж ними, Н - вЗдстань Н, А, 1 кр - кути двокутника, який оСмежуе дШянку, що рсзглядавться, Аэ 1 А4 - края електрод!в. Проанал1зовано розпод!л поля на поверхн! електрод!в для 8иг}адк1в:

-- <г3 = 0, 1»г » 0; ^ я о, »>я » *>3 * О; ^ а о, * - ?>э * О,

да. , - потенц1али в1дпов!дних електрод1в. Встановлено, що для усунення впливу поляризацН та крайових ефект!в на насл1дки вим1ру необх1дно, щоб Ь0Е г 2*1 для незахищено! конструкцИ ВП та Ьов г 21ж - для эахищзно1»

Розроблвну в площин1 я(и, V) модэл: електродно1 систем« для вивчення впливу ширини зазору 13 на константу ВП зображено на мал.8, да електрод 1 - аналог фольги, 2 - ЕВ, 3 - Нбск1кченно протяжного ОЕ, р - зазор )3, в - Д1аметр д!лянки фольги, що ВИМ1рЮБТЬСЯ, р1вний (й + 1д), А2 - А5 - к!нЦ1 елоктрод1в, ± С0 -координати особливих то"ок, А^ Ае. Я - в1дпов1дають А,, А2, Н мал.7. В насл1доК 11. анал!зу встановлено, що зазор м!ж ВВ 1 ОЕ зб1льшуе константу К ВП ПбФ. Одержано залежн1сть в1дносного в1дхилеиня «к константи К ВП 81д розрахункового значения Кр - п(<! + 13)г/4 у вигляд! граф!ка (мал.9) та емп1ричного виразу (погр!шн1сть не перевищуе 45?):

«КГ5П я 41.5б(1эЛ1)г/[((1 + 13)Л1)зА. (10) .

Визначено умови, при пких виключаеться вглив. швидкост! перем!щення фольги на наол!док вим!ру, для чого ширину С>Е необидно зб1льшити на величину ^ г де \ - швидкЮть

пер9м1щення фольги, Ъвс - час проходження вимЗрювчльного сигналу <?рез ВП.

Роз гляну то шляхи захисту ВП в1д електромагн1тни:< перещкод.

У четвертому роздал! на нЛдстав! викориртання четодлв прямого перетворення для еим!ру . складових 1м1тансу 1? застусувпнням логометр, ного аначого - цифрового пврдтвогюв^чя (АЦП) двотэктного 1нтегрування розроблеио структурну схему кондуктометра з погр!шн1стп вкм!ру не бЛльше О.ЗЯ для. вим1рювання.

НЕЕ у ;комплекс! з ЧКЧ з атестованою константою К (мал.10), Micmb генератор вим1рювально1 напруги Г, диференц1альн1 п!дсилювач1 Д111 i ДП2, формувач керуючих 1мпульс1в Ф, синхронн1 детектори СДГ 1 СД2, 1нтвгруючий АЦП, onipny пров1дн!сть G^. ЧКЧ показано у вигляд! посл1довно включених пров1дностей об'ем1в влектрол1ту Gx - Mix ПЕ 1 G - м!ж ЕС та ПЕ. Вих1дний код АЦП N, . Пропорц1йний ПЕЕ г, дор!внюб!

м = ^До^д^дгй^дг^'о8, (11) *

' де ~ кЩ1 • кдп2' ^ДГ Ьсдг ' коеф1Щенти передач! ДП1, -ДП2, СД1, СД2, в'1дпов1дно.

На п1дстав1 метод1в прямого перетворення 1з застооуваин'ям м1кропроцесорного контролера (МП1С) розроблено структурн1 схеми трьох пр.1лад1в для вим1ру ПЕФ, як! в комплекс 1 з ВП П6Ф реал1зують залропонован! автором способи вим!ру 1з структурною 1 алгоритм5.чною1 корекц1ею адитивно1.п6гр1шноот1. 1х призначено для неруйн1вного контролю ПбФ, яка застосовуеться у виробництв1 ЕК, баспосередньо в процес! ЕО АФ. Погр1шн1сть еим!ру емност1 не леревищуе 0,2$.

С.руктурна схема приладу для Еим1ру емност1 ОФ способом 1з структурною корекц1ею адитивно1 погр1шност! представлено: на мал. 11, до ГН - генератор вим1рпвально1' н'апруги, ПСН -перетворювач струы-напруга, П - Шдсилювач, Ф - формувач керуючих 1мпульс1в, СД - синхронний детектор, ХАЦП - 1нтеГруючий АЦП, ПН1 1 ПН2 - повторювач1 напруги, ПР - перемикач режиму (вим!р ПБФ -кал1бровка, лка зд1йснюеться при в1дсутносП. фольги в ВП зм!ною 1ндуктивност1 tjj до побно1 компенсацИ емност! BE). Перемикач П! Шдключае вх!д ПСН до ВП ебо до нульово1 точки; ГС, - вх1д.П до виходу ПСН або ГН або до нульово! точки, ПЗ - керуючий вк1д СД до виход1в синфазно! або квадратурно! посл1довност1 Ф. МПК умовно не показаний. .

В процес1' вйм1ру визначаються коди, пропорЩйн! видпов1дио ■ синфазним 1 квадратурним складовим вим1рювально1 напруги. (Ъ1, Ьг), вим1рюваного струму (b3, Ь4), напруги зм!щення нуля П (Ъ3, Ьб) i ПСН (b7,. b8). Значения емност1 ВП Ск визначавться за аиразем: • ■

е (b-,-b7)%(b4-b6)2 К <-*псн£<ь, " V<V' V ~ <ьг -ьб)(ь3 - ът)Г де ы - частота вим!рювального сигналу, ' к^ - коефШ1ент

передач! ПСН (перех1дний оп!р).

Також розроблено. структурно схему приладу з погр1шн!сто вим!ру емносп менше н1ж 0.2* для лабораторнчх досл!джень зразк!в ОФ та НОФ, зокреыа, високоемних фольг, одержаних методами вакуумного напилення.

У п'ятому роздШ приведено практичну реал!зац!ю насл!дк1в роботи, описано розроблен! 1 впровзджен! засоби вим1ру ПЕЕ 1 ПбФ.

ЧКЯ-! - заглибна ЧКЧ у форм!' пар&лэле.дпйду. Розрахункова константа 5 см"1. Матер!ал корпусу - листовэ оргскло. СОЛ завтовшки 5 мм, електрод!в - сталь Ш8Н9Т. Ширина ПЕ - 2 мм, ЕС

- 1 мм. Внутр!шн!й глрер.1з - квадрат 1з сторонок 10 мм, в1дстань М1ж центрами ПЕ - 50 мм, загальна довжина 100 мм.

Термокондуктометр ПК.ВД-1. Призначений для вим!ру ПЕЕ у комплекс! з ЧКЧ з атестованими константами ! томператури у комплекс! з елементом термометричниы м1дним з характеристикою 50М. Вим1рюв оп!р в!д 5 до 2-Ю5 Ом, пров1дн1сть в!д 0.2 до БМО"6 См (частота вим!рюваш>ного сигналу I кГц, Ю кГц), температуру в!д м!нус'50 до +150°С з погр1шн1стю не б!льше 0.335.

Прилад ПИ.ФЛА-1. Призначений для: лаборатории* вкм!рювань П5Ф (зразк1в;. Диапазон вим!ру емност!: б!д 10"3 до 10* мкФ з погр!он!стю не б!лыие 0.2]?. М1стить ВП П5Ф з розрахунковою константою 5*10"3 дм2. Д!аметр ВЕ - 8 мм, ширина ОБ - 5 мм, зазор

- 0.5 мм, в!дстань м!ж .лектродам» ! фольгош - 10 мм. В!дносне зб!льшення константи в!д розрахункового значения лриблизно 0.1!?. .Покриття електрод!в - чорний хром.

В додатках представлено акти впровадження.

0СН0ВН1 РЕЗУЛЬТАТИТА ВИСНОВКИ

Основн! результати дисэртац!йно1 роботи полягають у розробц! засоб1в вим!ру ПбФ ! ПЕЕ безпосередньо в умовах Е АФ в процвс1 виробництва ЕК, як! дозволяють проводити вим!р цих параметр!в з метою оптимального керування режимами ЕО фольги для стабШзацП 11 питомо1 емност! !, в к!нцевому результат!, зниження витрат Матер1ал!в ! енергетичних ресурс!в, п!двищення харзктеритик ЕК. Для чого: .''■.'

1) Розроблено конструкцИ заглибних ЧКЧ цил!ндрично1 форми ! у форм! паралелеп!педу для вим!ру ПЕЕ в умовах вид!лення поб!чних продукт!в ЕО АФ. Побудовано розрахункову модель, що в!дображуе и основн! конструктивн! особливост!, на п!дстав1 досл!дження яко! в1?знзчено загальн! конструктивн! обмегення, що вяключавть вплив-

привлектродних прсцаг,1в на точнють Бишр1в 1 дозволяють м!н!м!зувати довжину чарунок, проанал!зовано вплиа неоднор1дност! поля, яка обумсвлена як окремим, так 1"сукупним впливом ЕС 1 ПВ, встановлено, ¡до вплив ЕС, веда до зб!льшення константи черунок, а ПЕ - до зменшення, знайдеко оптимальн1 сп!вв1дношення розм1р!в елбКтрод!в, при яких в!дбуваеться взасмна компенсац!я 1х впливу на константу; -

2) Розроблено способи вим!ру ПК>, в яких п!дБищбиня точност! вим!ру зд1йснюеться структурною або алгоритм1чною корекц1сю адитивно! погр1шнаст1, спос!б захисту вим1рювальних перетворювач!в в1д поб1чних продукт1в ЕО АФ 1 в!дпов1дн1 На конструкцИ ВП. Встановлено, що вим!р ПбФ для пор1вняння результате неоо/.1дно проводите при конкрвтних умовах вим!ру -склад! ! температур! електрол!ту та щ!льност1 струму (якщо фольге, ада вим!рюеться, або ВЕ ВП не оксидован!). Розроблено модель елактродно! системи ВП для вивчення формування поля П1д час переб!гу на электродах поляризац!йних процес1в, анал1з яко! дозволив встановити оптимальну ширину ОЕ р!зних конструкц1й ВП, яка виключае вплив як поляризацП електрод1в, так 1 крайових ефектха на результат вкм!ру. На п!дстав1 досл1дкзння модвл! елвктродно! системк ВП з неск1нченно протяжним ОЕ встановлено> що вплив зазора м1ж ВЕ 1 ОЕ в1дбиваеться у зб!лйшенн! константи поретвсг.ювач1в, знайдено залежн!сть И в!дчосного в!дхилення в1д розрахункового значения в1д ширини зазора, "д!аметра дДлянки фольги, що вим1рюеться, 1 в1дстан! н!ж фольгою та электродами у вигляд1 граф!ка 1 емп!рично1 формули;

3) Розроблено вим!рюввльн! прилади прямого пвретворення -кондуктометр для вим!р" ПЕЕ у комплекс! з ЧНЧ та с!мейство прилад!в для вим!ру ПКФ запропонованими автором способами б комплекс! з .ВП в!дпов!дних констру;щ!Я. Прилади- в!дпов1да,оть сучасним римогам по точност!, швидкод!!, ст!йкост! до пэрешкод, простот! конструкцп 1 вартост!, що пред'являють до технолог!чного обладнання; • ■

4) 0держан1 висновки, сп1вв!дношення, внал!тичн! залежност! 1 граф!ки дозволяють. розробляти БП ПЕЕ 1 ПЪФ íз заданими константами;

3) Розроблено, виготовлоно 1 впроваджено в експлуатац!» заглибну ЧКЧ у форы1 пэралелэп!педа, термокондукточетр та прилад для. 'лабораториях вим!рювань питомо! емност1 зразк1в фольги у комплекс! з ВП.

ПУШКАЦИ ПО 1 ¿MI ДОСЕРТАЦИ

1. Попов В.Ю. Влияние толщины лотвпхр'эдаьных электродов на константу че таре хэлектродной кондуктомвтричеокой ячейки// Техническая электродинамика. - 1994. - J62. - С. 66-70.

2. А.о. .1619182 AI СССР. Датчик для измерения электрических, параметров фольги/ В.Ю.Попов. - Бил. J»1, J991.

3. A.c. 1619197 AI СССР. Способ измерения электрических параметров фольги/ В.Ю.Попов. - Бил."'*!, 1991.

4. А.о. 1628014 AI СССР. Устройство для измерения электрических параметроз Зольги/ В.Ю.Попов. - Бм. *6, 1991.

5. A.c. 16В8172 А1 СССР. Даттак для измерения удельной емкости оксидированных разветвленных металлических поверхностей/ В.Ю.Попов. - Бш. Ä10, 1991

, 6. A.c. 1691780 AI СССР. Способ определения удельной емкости фольги/ В.Ю.Попов. - Ешг. *42г 1991.

7.. A.c. 1691781 AI - СССР. Датчик для измерения* удельной емкости фольги/ В.Ю.Попов. - Бюл. №2, 199t.

8. A.c. 1798827 AI СССР. Способ измерения электрическот-параметров фольги и датчик для его осуществления/ В.В.Попов. -Бюл. *в;1993. '

9. A.c. 1834525 Л1 СССР. Устройство для измерения удельной емкости фольги/ В.Ю.Попоь. - ДСП.

10. Попов В.Ю. Датчик для измерения электрических параметров диэлектрических пленок, нанесенных т металлические основы// Пути развития конденсаторостроения: Тез. дскл. науч. - практ. конф., 16 - 18 мая 1999 г. - Хмельницкий, 1989. - С. 58 - 59.

11. Попов B.I). Измерение удельной емкости и тангенса угла диэлектрических потерь фольги методом контрольного конденсатора// Пути развития конденсаторостроения: Тез. докл. науч- - практ. конф., 16 - 18 мзя '989 г. - Хмельницкий, 1989. - С. 54 - БЕ.

12. Попов B.D. Обзор и анализ способов неразрушающего хонтроля параметров алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов, влияющих на электрические характеристики конденсаторов// Пути развития конденсаторостроения: Тез. докл. науч. - практ. конф., 16 - 18 ма" 1969 г. - »«елышщсий, 1989. -0. 59 - 60.

13. Сурду М.Н., Гордиенко Г.Ф., Вдовта A.A., Попов В.Ю. Анализ влияния неоднородности электрического поля но константу погружной четмрехэлектродной кондуктометрической ячейки// Ви:л1рю8альна та обчислювальна техн!ка в технелог!чних процесах i -

конверсИ виробняцтаа: 36. матвр!ам1в наук.- техн. конф., 23 - 25 тразня 1995 р. - м. Хмельницький, 1995. - С. . Л9 - 201.

14. Попов B.D. Изыскание способов и методики оперативного контроля параметров алюминиевой фольги. Способ и устройство для измерения удельной емкости и тангенса угла потерь фольИК на агрегатах травления и формовки.: Отчет о НИР (заклкттэлЫйЙ)/ Предприятие п/я А-3062; Руководитель В.«.Попов. - Отраслевой регистрационный X60048U; ЙГР У25282; Якв. ~

Хмельницкий, 1987. - 57 с..

1.4

1.2 1.0 0.8 0.6 0.1 0.2 0.0

p/R=0.0l —=0.Il ¿ =0.21

2 4 6 . 8 10 12 Мал. 3

2 4 9 8 10 12 Мал. 5

/R=8.01 • =0.11 ■ m 21

=0.31 =0.41

2 4 G 3 10 12'

М»л.6

Н*Л. 1 1

АННОТАЦИЯ Попов B.D. Кондуктоме триче ские измерения и кон-тюль эле к-ричегжих параметров фольги в процессе произвомотва электролитических конденсаторов. Диссертация в- виде рукописи на соискание ученой степени кандидата технических наук ' по специальности 05.11.05 Приборы и методы измерения электрических и магнитных величин, Институт электродинамики Национальной Академии Наук Украины, Киев,1996.

. Защищается 14 научных работ в тем числе 8 авторских свидетельств, которые содержат .теоретические исследования и. разработку • средств измерения удельной электропроводности электролита и способов и средств измерения удельной емкости алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов в ус.._шиях электрохимической обработки. Разработаны измерительные приборы и преобразователи. Созданы модели последних, проанализировано влияние их конструкции на основные метрологические характеристики и вшзеденн соответствующие зависимости. Осуществлено внедрение разработанных средств измерения.

ANNOTATION Popov V.Y. Conductome trie measurement and checking electrical characteristics of folia during production of electrolytical capasitors. The dissertation manuscript on searchment degree of technical sciences candidate on specialities 05.11.05 - Devices and measuring methods of electrical and magnetic values. Electrodynamics Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 1996.

14 scientific worka, including 8 patents are defended which contain theoretical investigations and the work out of means for measuring specific electrical conductance of electrolytes and methods and means for measuring specific capacitance of aluminium foil of electrolytic capacitors during electrochemical treatment thereof. Working out: of metering devices and converters. Created: models thereoi. Analysed: peculiarities of construction influencing principal metrological characteristics. Deduced: corresponding dependences. Carried out: putting metering devices in production. . - • u

Ключов! слова: питома електропров1дн1сть електрол1ту, питома емнЮть фольги, вим!рювальний перетворювач, константа, неоднор1дн1сть електричного поля.