Способ измерения параметров электростатического поля и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01R29/12 

2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее чувствительный элемент со сЛоем люминофора , фотоэлектрический преобразователь энергии светового излучения в электрический сигнал и индикатор, связанный с выходом преобразователя, о т л ичающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде

полого замкнутого баллона из электрои магнитно-прозрачного материала, имеющего оптически прозрачное окно для выхода светового потока, баллон заполнен газом, обладающим ионизационной и светоизлучающей способностью, а слой люминофора нанесен на внутреннюю поверхность баллона по его образующей.

1. Способ измерения параметров электростатического поля, заключа щийся в том, что энергию электростатического поля преобразуют в энергию светового излучения люминофора, энергию светового излучения лю1чинофора преобразуют в электрический сигнал, по величине которого судят о значении измеряемого параметра электростатического поля, о т л и ч а rain и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, энергию электростатического поля дополнительно преобразуют в энергию светового излучения гаэа, которую также преобразутэт в энергию светового излучения люминофорао (Л оо

1

Изобретение относится н электроизмерительной технике и может быть использовано для индикации и измерения параметров электростатического поля.

Известен способ индикации и измерения параметров электростатическог поля, 3аключак 5ийся в том, что энергию электростатического поля преобразуют в энергию светового излучения люминофора, энергию светового излучения люминофора фотоэлектрическим путем преобразуют в электрический сигнал, по величине которого судят о значении измеряемого параметра электростатического поля ij ,

Однако известный способ не oбecп чивает необходимой чувствительности и точности индикации и измерения параметров электростатического поля что обусловлено высоким- уровнем затрат энергии электростатического поля исследуемого объекта в процессе возбуходения частиц люминофора.

Известно также устройство для индикации и измерения параметров электростатического поля, содержащее чувствительный элемент, выполненный в виде последовательно соединенных коллектора, изолирующей шайбы и слоя люминофора, нанесенного на светопроницаемую основу, фотоэлектрический преобразователь энергии светового излучения люминофора в электрический сигнал и индикатор, связанный с выходом преобразовате ля 1.

Известное устройство характеризуется недостаточной чувствительностью, связанной с высоким уровнем затрат энергии электростатического поля на возбуждение частиц люминофора .

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения параметров электростатического поля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения параметров электростатического поля заключающемуся в том, что энергию

электростатического поля преобразую в энергию светового излучения люминофора, энергию светового излучения люминофора преобразуют в электрический сигнал, по величине которого судят о значении измеряемого параметра электростатического поля, энегию электростатического поля дополнительно преобразуют в энергию светового излучения газа, которую такж преобразуют в энергию светового излчения люминофора.

Кроме того, в устройстве для измрения параметров электростатическог поля, содержащем чувствительный элемент со слоем люминофора, фотоэлектрический преобразователь энергии светового излучения в электрический сигнал и индикатор, связанны с выходом преобразователя, чувствительный элемент выполнен в виде полого замкнутого баллона из электро- и магнитно-прозрачного материала, имеющего оптически прозрачное окно для выхода светового потока, баллон заполнен газом, обладающим ионизационной и светоизлучающей способностью, а слой люминофора нанесен на внутреннюю поверхность баллона по его образующей.

На чертеже схематически изображена конструкция; чувствительного элемента устройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ индикации и измерения параметров электростатического поля заключается в следующем.

Энергию контролируемого электростатического поля преобразуют в светового излучения люминофора и в энергию светового излучения газа в замкнутом объеме, обладающего ионизационной и светоизлучакщей способностью, полученную энергию светового излучения газа преобразуют в энергию светового излучения люминофора, а суммарную энергию светового излучения газа и люминофора фотоэлектрическим путем преобразуют в электрический сигнал, по величине которого судят о значении измеряемого параметра электростатического поля. При этом для ионизации газа в замкнутом объеме расходуется малая часть энергии электростатического поля исследуемого объекта, что способствует повышению чувствительности и точности индикации и измере ния параметров поля. Это обусловлен тем, что в газе молекулы находятся в свободном состоянии и,.в отличие от молекул кристаллов, удалены на значительные расстояния друг от друга. При таком положении возбужденные молекулы газа испытывают мал количество столкновений с другими мо лекулами газа, т.е. за время возбужде ного состояния они noixH не теряют энергии, сообщенной им электростати ческим полем. Таким образом, больша часть энергии возбужденных молекул преобразуется в энергию светового излучения газа. Световые кванты и возбужденные молекулы газа, воздействуя на поверхность люминофора, возбуждают электроны кристаллической решетки вещества люминофора. Кроме того, возбуждение люминофора происходит и под непосредственным воздействием электростатического поля. При этом возникает суммарная энергия светового излучения газа и люминофора. Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит чувствительный элемент, который выполн в виде баллона 1 цилиндрической фор мы, изготовленного из элект.ро- и магнитно-прозрачного материала, нап ример кварцевого стекла. Внутренняя поверхность баллона 1 по образующей покрыта люминифором 2. Одна из торцовых частей баллона 1 имеет гладко оптически прозрачное окно 3, а друг часть запаяна после нанесения люминофора 2 и заполнения баллона 1 газом 4, обладакмим ионизационной и светоизлучающей способностью.. В качестве заполняющего баллон 1 газа может быть использован аргон в смеси с парами ртути, а в качестве люминофора 2 - галофосфат кальция. Устройство работает следукяцим образом. При наличии на исследуемой поверхности или в исследуемом пространстве электростатического поля под воздействием электростатической индукции происходит ионизация и свечение в баллоне 1 газа 4. Под воздействием электростатической индукции фотонов светового излучения и возбужденных,, молекул газа 4 происходит возбуждение и частиц люминофора 2, который также начинает светиться. Таким образом, люминофор 2 и газ 4 становятся источником суммарной энергии светового излучения, наблюдаемого в оптически прозрачное окно 3 баллона 1. Для ионизации газа 4 расходуется малая часть энергии электростатического поля исследуемого объекта, что способствует повышению чувствительности и, соответственно, точности индикации и измерения парамет ров электростатического поля. Суммарную нергию светового излучения газа 4 и люминофора 2 с помощью фотоэлектрического преобразователя преобразуют в электрический сигнал, величину которого контролируют по индикатору (на чертеже не показано). Для измерения величины светового потока, выходящего через оптически прозрачное окно 3 баллона 1, может быть также использован люксметр. Использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет повысить точность и расширить пределы индикации и измерения параметров электростатического поля в сторону весьма малых величин. Пред-поженный способ и устройство могут быть использованы для исследования электромагнитных полей и излучений, а также для контроля электростатических полей в технологических процессах, сопровожддающихся электризацией продуктов переработки, получаемой продукции и оборудования.