Устройство для измерения заряда воздушного потока Советский патент 1984 года по МПК G01R29/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения зарядов в воздушном потоке, например, переносимых ветром. Известны устройства для измерени заряда воздушного потока, в которых в качестве датчиков используются плоские пластины, подключенные к входу электрометрического усилителя Cl. Недостатком их является низкая точность. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст ройство для измерения заряда воздуш ного потока, содержащее измерительную пластину, установленную на изол торах и через нагрузочное сопротивление- соединенную с измерительным блоком,экранирукяцую пластину, укрепленную на валу электродвигателя и соединенную с шиной нулевого потенц ала, и дополнительную пластину, расположенную зеркально измерительн пластине, причем все пластины распо ложены соосно и имеют шестилепестковую форму 21. Однако это устройство не позволяет точно измерить заряд воздушного объема, переносимого ветром, так как потенциал нижней пластины измеряется относительно корпуса,который заземлен, Чобы измерить заря воздушных масс, переносимых ветром над неподвижной пластиной, необходимо знать электроемкость этой плас тины относительно окружающих предме тов, местонахождение которых меняет .ся со временем, следовательно, меняется электроемкость, а точность измерений уменьшается. Цель 1зобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается те что в устройство для измерения заря да воздушного потока, содержащее измерительную пластину, установленную на изоляторах и через нагрузочное сопротивление соединеную с измерительным блоком, экранирующую пластину, укрепленную на валу элект двигателя и соединенную с шиной нулевого потенциала, и дополнительную пластину, расположенную зеркально измерительной-пластине, причем все пластины расположены соосно и имеют шестилепестковую форму, введен проводящий штырь, соединенный с дополнительной пластиной и жестко закреп ленной на изоляторах перпендикулярно ее плоскости, вокруг которого на проводящих стойках, соединенных с шиной нулевого потенциала установ лены проводящие кольца, расстояние между которыми равно их ширине, при чем оси колец совпадают с осью штыря. На фиг,1 представлена конструкция устройства; на фиг.2 - взаимное расположение пластин. Устройство содержит измерительную пластину 1 шестилепестковой формы, имеющую в центре отверстие для прохода вала электродвигателя, на который насажена экранирующая пластина 2. Над экранирующей пластиной 2 расположена дополнительная пластина 3, с которойжестко соединен проводящий штырь 4, окруженный проводящими кольцами 5, расстояние между которыми равно их шири не. Проводящие кольца жестко скреплены проводящими стойками 6. Дополнительная пластина 3 вместе с проводящим штырем 4 укреплена на изоляторах 7 и 8. Экранирующая пластина 2 закреплена на валу электродвигателя 9. Устройство работает следующим образом, В рабочем состоянии экранирующая пластина 2 приводится во вращение электродвигателем 9, попеременно экранируя и экспонируя измерительную пластину 1 от дополнительной пластины 3. Потенциал дополнительной пластины равен потенциалу проводящего штыря 4, экранированного проводящими кольцами 5, Если заряд в промежутке между кольцами и штырем -отсутствует, то потенциал штыря равен нулю, следовательно, и наведенный потенциал на измерительной пластине также равен нулю. В случае появления заряженной воздушной области в промежутке между кольцами и штырем штырь, а вместе с ним и третья пластина приобретают потенциал, пропорциональный заряду воздушной области. Вследствие малого зазора между дополнительной и измерительной пластинами измерительная пластина зярядится до того же потенциала, что и дополнительная. Постоянное или медленно меняющееся поле между дополнительной и измерительной пластинами модулируется переменным полем с частотой вращения экранирующей пластины. На выходе устройства получаем сигнал , пропорциональный потенциалу U измерительной пластины. Заряд Q воздушной области, заключенный внутри цилиндра, ограниченного кольцами., подсчитывается по формуле , где С - электроемкость системы кольца-штырь-дополнительная пластина. Электроемкость С остается постоянной, так как штырь экранирован заземленными кольцами и не зависит от перемещения окружающих предметов. Расстояние между кольцами выбирав ется из оптимального соотношения между аэродинамическим сопротивлением колец.набегающему потоку воздуха и эффектом экранирования, В первом

случае кольца должны быть как можно 1 тоньше,а расстояние между кольцами как можно больше,т.е.значительно превышать пограничный слой сГ.при допустимых скоростях движения воздуха до 40 м/с при нормальной температуре и ширине кольца 10 мм ef 0,1 мм, т.е. составляет 1% от расстояния между кольцс1ми, определенными в формуле. Таким сопротивлением можно пренебречь. В то же время выбранные расстояния удовлетворяют и экранировке. Однако экранирующее деиствие колец прекращается на расстояниях, равных 4-5 их характерным размерам. Оптимальным расстоянием между кольцами является расстояние, равное их ширине.

Введение в предлагаемое устройство проводящего штыря, .соединенного с дополнительной пластиной и окруженного проводящими кольцами, позволяет пренебречь изменениями , электроемкости измерительной пластины относительно окружакяцих предметов,, и, следовательно, повысить точность измерений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАРЯДА ВОЗДУШНОГО ПОТОКА, содержащее измерительную пластину, установленную на изоляторах и через нагрузочное сопротивление соединенную с измерительным блоком, экранирующую пластину, укрепленную на валу электродвигателя и соединенную с шиной нулевого потенциала, и дополнительную пластину, расположенную зеркально измерительной пластине, причем все пластины расположены соосно и имеют шестилепестковую форму, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен проводящий штырь, соединенный с дополнительной пластиной и жестко закрепленный перпендикулярно ее плоскости, вокруг которого на проводящих стойках, соединенных с шиной кулевого потенциала, установлены проводящие кольца, расстояние между которыми равно их ширине, причем оси колец совпадают с осью штыря. ю оь со

Фи9: Z