一种双层静电场描绘仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种双层静电场描绘仪，手柄座采用双滑槽结构，“米”字形滑槽限制上层打点探针，在“米”字的各边带有精确到1mm的刻度尺，实验时可直接读出各等势点到中心的距离，上层探针换采用铅笔，在导电介质上刻画坐标轴及一组同心圆。该设计避免了粗大误差的引入，既能提高实验的精确度，又确保了实验的准确性和可重复性。
【专利说明】一种双层静电场描绘仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于实验仪器，具体涉及一种双层静电场描绘仪。
【背景技术】
[0002]现有双层模拟法测绘静电场的实验仪器，存在诸多不足之处:(I)静电场描绘仪是采用双层结构来模拟静电场，该仪器联结上下两探针的固定手柄座质量很大，与实验台的摩擦力很大，在移动描点时很难控制它的移动方向。尤其是从静止到运动的瞬间和当电压表示数很接近待测位置电压而需要微小调节时，很难控制用力大小。这些导致误差较大，影响实验效果，增加了实验的难度；(2)静电场描绘仪探针打点之后，还需要用笔再进行描点，操作繁琐，而且人为描点精确度较差；(3)静电场描绘仪的探针磨损较快，探针在磨损后，针头打出的点的直径可达Imm之多，这就使得圆心的确定十分困难，描点位置与实际位置偏差较大，同时橡胶垫多次使用后存在凸凹不平，因此针头理论落点与实际落点位置也将广生很大偏差。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种双层静电场描绘仪，该静电描绘仪所提供的数据准确、稳定、精度高。
[0004]为了实现本实用新型所述目的，发明人提供了以下技术方案。
[0005]一种双层静电场描绘仪，包括手柄座、探针手柄、探针、描绘板、导电介质、描绘板支架，探针固定于探针手柄的前端，描绘板支架为上下两层，描绘板位于描绘板支架的上层，探针手柄、探针均为两个，分为上层、下层两组，导电介质为镀有ITO膜的导电玻璃、位于描绘板支架的下层，其中，所述手柄座为双滑槽结构，滑槽为上下两个、平行设置，并且在同一竖直面上，滑槽的一端固定于立柱上，所述探针手柄固定于竖直的固定轴上，固定轴两端分别位于滑槽内，位于描绘板支架上层的描绘板上设置有“米”字形探针滑槽，同时“米”字的各边带有精确到Irnm的刻度尺。
[0006]上述双层静电场描绘仪，所述上层的探针为铅笔。
[0007]上述双层静电场描绘仪，其中，所述导电玻璃为方形，导电玻璃上表面的边缘刻有坐标，上表面的中部刻有多个同心圆，同心圆最外侧的一个圆与坐标的坐标轴相切。
[0008]上述双层静电场描绘仪，所述描绘板为方形。
[0009]上述双层静电场描绘仪，所述ITO膜的厚度为0.175mm。
[0010]本实用新型所述ITO膜是指Indium-Tin Oxide,即氧化铟锡膜。
[0011]本实用新型所述双层静电场描绘仪，手柄座采用双滑槽结构，固定探针手柄的竖直固定轴的两端位于滑槽内，竖直固定轴可以沿滑槽移动，探针手柄随之移动，移动过程摩擦力小，轻松自如。
[0012]“米”字形滑槽为通透结构，坐标纸放置于其下方，双滑槽结构与“米”字形结构共同作用，“米”字形滑槽限制上层打点探针，减小了由摩擦力以及微小调节导致的实验误差，使实验数据的稳定性大大提高，实验误差从5% -10%之间降低到3%以下。“米”字形滑槽的位置可以微调，以使其中心与下层圆心对齐。
[0013]双层静电场描绘仪，导电介质和描绘板均能进行位置调整，就能确保二者的中心正好垂直相对。
[0014]将上方的探针换成铅笔，直接描出点要比打点后再找圆心精确很多，而且若使用铅笔进行描点，就不再需要橡胶垫(原有橡胶垫放在坐标纸的下面，以便上探针进行描点。描点过程就是在坐标纸上扎点，橡胶垫起到固定坐标纸及缓冲作用)，可减少由于橡胶垫凸凹不平造成的探针针头落点偏差而引起的描点偏差。同时铅笔的价格也较便宜，可降低静电场描绘仪的使用成本。
[0015]在方形导电玻璃的边缘处刻画坐标轴，导电玻璃的上表面中部刻画一组同心圆，并使坐标轴与最外侧的一个圆的圆周相切，方便下层探针在导电介质上进行探测，当下层探针探测时，以坐标轴为参考就可读出该位置的坐标，并与上层探针的位置相比较，进一步提闻了实验精确度。
[0016]从改进后的测试情况来看，实验精度明显提高，实验难度显著降低。实验误差从5% -10%之间降低到3%以下，同时省去了再次铅笔作图描点过程，所以找圆心精确很多，而且工作量也减少了繁琐的一步。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的立体结构示意图。
[0018]图2是本实用新型所述“米”字形滑槽的示意图。
[0019]图3是坐标纸作图及误差分析图。
[0020]图4是本实用新型所述导电介质上坐标轴及同心圆示意图。
[0021]图中各标号的含义为:1手柄座、2探针手柄、3探针、4描绘板、5导电介质、6描绘板支架。
【具体实施方式】
[0022]本实用新型为解决现有技术中双层静电场描绘仪误差较大、数据不稳定的不足之处，设计了一种新型静电场描绘仪，采用双滑槽限制探针的手柄座，“米”字形滑槽限制上层打点探针，并将上层的探针换成铅笔，在导电介质上刻画坐标轴及一组同心圆。该设计避免了粗大误差的引入，减小了测量误差，提高了测量精度。
[0023]如附图所示，本实用新型所述双层静电场描绘仪，包括手柄座1、探针手柄2、探针
3、描绘板4、导电介质5、描绘板支架6，探针3固定于探针手柄2的前端，描绘板支架6为上下两层，描绘板4位于描绘板支架6的上层，探针手柄2、探针3均为两个，分为上层、下层两组，导电介质5为镀有ITO膜的导电玻璃、位于描绘板支架6的下层,其中,所述手柄座I为双滑槽结构，滑槽为上下两个、平行设置，并且在同一竖直面上，滑槽的一端固定于立柱上，所述探针手柄2固定于竖直的固定轴上，固定轴两端分别位于滑槽内，位于描绘板支架上层的描绘板上设置有“米”字形探针滑槽，同时“米”字的各边带有精确到Imm的刻度尺。
[0024]所述上层的探针3为铅笔。
[0025]所述导电玻璃为方形，导电玻璃上表面的边缘刻有坐标，上表面的中部刻有多个同心圆，同心圆最外侧的一个圆与坐标的坐标轴相切
[0026]所述描绘板4为方形。
[0027]所述ITO膜的厚度为0.175mm。
[0028]如图1所示，在仪器的左侧安装一个滑槽体，将两探针手柄的固定轴装在两滑槽中，轴两端挡环与滑槽紧贴使滑槽可以水平旋转，并且固定轴可以延滑槽缓慢地来回移动。在仪器的上层安装一个“米”字形的打点探针，探针可沿“米”字的各条直线来回移动，该直线长度略大于下层圆环外径。“米”字的各边带有精确到Imm的刻度尺，实验时可直接读出各等势点到中心的距离，同时在纸上描绘出模拟静电场。此时由于摩擦等其它因素带来的误差都很小，可以忽略。另外，“米”字形滑槽的位置可以微调，以使其中心与下层圆心对齐。
[0029]如图1所示，将上层的探针换成铅笔，同时将橡胶垫撤除，可以直接描出等电势点，比打点后再找圆心精确很多，可减少由于橡胶垫凸凹不平造成的探针针头落点偏差而引起的描点偏差。在导电介质的边缘处刻画坐标轴，导电介质上刻画一组同心圆，并使坐标轴与同心圆形相切，方便下层探针在导电介质上进行探测。当探针探测时，以坐标轴为参考就可读出该位置的坐标，并与上层探针的位置相比较，进一步提高了实验精确度。
[0030]本实用新型所述静电场描绘仪在具体实施时包括以下步骤:
[0031]a、连接好电路。其中V1用的是静电场描绘仪适用电源，V表是交流毫伏表，电极选用同轴柱面电极。
[0032]b、用游标卡尺测量两电极的半径，分别记为r1、r2。
[0033]C、确定电极的中心。将下层探针直接放到导电玻璃的中心小电极上，此时电压值较大，在电极上轻轻一动探针，电压表的指针会发生轻微的偏转，当电压值最大的时候，停止移动下层探针，按下上层探针，在坐标纸上就下此时的位置就是电极的中心。
[0034]d、从电源表头上读出电压大小V1，测等位线。
[0035]用探针从IV开始，分别测1V、2V、3V、5V、7V五条等位线，每条等位线由5_7个等位点构成，并标明电位。方法:将探针向环形电极靠近，电压示值较小，调节适当的量程，移动探针测得IV点，然后将探针沿半径方向移动，测得2V、3V、5V、7V的点。然后再从另一个方向上用上述方法再测一组测量点，共测5?7组。
[0036]e、画出待测电场的等位线和电场线，并对实验结果作出解释。
[0037]f、根据“米”字的各边带的精确到Imm的刻度尺读出实验时各等势点到中心的距离；根据导电介质上刻画的坐标轴及同心圆，读出下层探针在导电介质上进行探测时的等势点位置，并与上层探针的位置相比较，进一步提高了实验精确度。并求出每条等位线上各点距离的平均值。
[0038]g、在坐标纸上做出相对电位(V^V1)和Inr的关系曲线，并与理论结果比较。理论
f Jzr
结果应用1β『 = 〗η(十)#+lnr2求得。将(VrA1)带入式中，得到理论值。(VrA1)和Inr
/?5 VI
是一次函数关系，其关系曲线理论上应该是一条直线。
[0039]图3是坐标纸作图及误差分析图，横坐标为(VrA1),纵坐标为Μ」.)，标号a所
r
指直线为理论得到的直线，标号b所指的直线为本实用新型所述静电场描绘仪得到的直fr:)r
线。由附图3可以看出，由# =得出(VrA1)和ln(i)是一次函数关系，比例系数
1 ln( 2)r
in(^)是一个常数，关系曲线理论上应该是一条直线。理论得到的直线和本实用新型所述静电场描绘仪所得到的直线距离越近代表误差越小。
【权利要求】
1.一种双层静电场描绘仪，包括手柄座(I)、探针手柄(2)、探针(3)、描绘板(4)、导电介质(5)、描绘板支架￠)，探针(3)固定于探针手柄(2)的前端，描绘板支架(6)为上下两层，描绘板(4)位于描绘板支架￠)的上层，探针手柄(2)、探针(3)均为两个，分为上层、下层两组，导电介质(5)为镀有ITO膜的导电玻璃、位于描绘板支架￠)的下层，其特征在于，所述手柄座(I)为双滑槽结构，滑槽为上下两个、平行设置，并且在同一竖直面上，滑槽的一端固定于立柱上，所述探针手柄(2)固定于竖直的固定轴上，固定轴两端分别位于滑槽内，位于描绘板支架上层的描绘板上设置有“米”字形探针滑槽，同时“米”字的各边带有精确到Imm的刻度尺。
2.根据权利要求1所述的一种双层静电场描绘仪，其特征在于，所述上层的探针(3)为铅笔。
3.根据权利要求1所述的一种双层静电场描绘仪，其特征在于，所述导电玻璃为方形，导电玻璃上表面的边缘刻有坐标，上表面的中部刻有多个同心圆，同心圆最外侧的一个圆与坐标的坐标轴相切。
4.根据权利要求1所述的一种双层静电场描绘仪，其特征在于，所述描绘板(4)为方形。
5.根据权利要求1所述的一种双层静电场描绘仪，其特征在于，所述ITO膜的厚度为\0.175mm0
【文档编号】G09B23/18GK203966411SQ201420380911
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】杨桂考, 张晴, 张洪海, 韦艳, 任永强, 陈丽 申请人:杨桂考