Цифровое устройство для измерения напряженности электрического поля Советский патент 1985 года по МПК G01R29/12 

1 1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряжен,нести электрического поля. Цель изобретения - повьшение точности и быстродействия. На фиг.1 представлена блок-схема цифрового измерителя напряженности электрического поля; на фиг.2 - конструктивная схема устройства. Устройство содержит зонд 1, соединенный с входом двухпорогового . компаратора напряжения 2, помещенного в заземленный экран 3, выход компаратора напряжения 2 соединен с вхо дом первого ключа 4 и с первым входом второго ключа 5, выход которого соединен с первым входом третьего ключа 6, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 7 первый и второй выходы ключа 6 соеди нены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счет чика 8, выходы которого соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9 и с выходными щинами 10(1) - 10(п), выход ЦАП 9 соединен с первым входом управляемого повторителя-инвертора 1 и выходной шиной 12, выход повторителя-инвертора П соединен с электро дом 13, первый выход ключа 4 соединен с выходной шиной 14, а второй вы ход ключа 4 соединен с вторым входом управляемого повторителя-инвер тора 11 и с вторым входом ключа 5. Конструктивно зонд 1 выполнен из металлической пластины, а места стыка с корпусом устройства 15 герметизированы для защиты устройства от внешних метеорологических воздействий. Электрод 13 в виде тонкой металли ческой сетки окружен заземленным экраном 16 для исключения воздействия поля электрода 13 на элементы управления устройством, размещенные в кор пусе 15. Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени напряжение на выходе двухпорогового компа ратора напряжения 2 равно нулю, ключи 4, 5 и 6 закрыты, счетчик 8 находится в нулевом состоянии, напряжения на выходе ЦМ1 9 и на электроде 13 равны нулю. При Е О потенциал зонда 1 устанавливается равным I Ed, 22 где d - расстояние между электродом 13 и зондом 1, выходное напряжение компаратора напряжения 2, отличное от нуля, через ключ 4 устанавливает повторитель-инвертор 11 в режим инвертирования или неинвертирования напряжения, поступающего с ЦАП 9, соответственно знаку исследуемого поля. Ключ 4 через ключ 5 управляет ключом 6, которьй устанавливает режим работы реверсивного счетчика 8. Счетчик устанавливается в режим суммирования импульсов.тактового генератора 7. Код числа, поступающий с выходов счетчика 8, преобразуется ЦАП 9 в напряжение, которое через управляемый повторитель-инвертор 11 поступает на электрод 13. Напряжение на электроде изменяется до тех пор, пока поле электрода не скомпенсирует исследуемое поле, т.е. пока на зонде не установится нулевой потенциал (с точностью до младшего разряда счетчика 8). При уменьшении (по абсолютной величине) напряженности измеряемого поля знак потенциала зонда 1 изменится на противоположньш, выходное напряжение компаратора напряжения 2 посредством ключа 5 и ключа 6 переключит счетчик 8 в режим вычитания импульсов тактового генератора 7. Выходное напряжение ЦАП 9 будет уменьшаться до тех пор, пока не наступит равновесие, т.е. потенциал зонда 1 не станет равным нулю (с точностью до младшего разряда счетчика 8 ), а электрода 13 будет изменяться в малых пределах вблизи значения напряженности исследуемого поля. На выходных шинах 10(1) 10(п)установится двоичный код числа, а на шине 12 установится напряжение, пропорциональное величине напряженности компенсирующего (исследуемого) поля. На выходной шине 14 устанавливается сигнал, отражающий знак исследуемого поля. Быстродействие устройства определяется емкостью, образованной электродом 13 с зондом 1 и с землей, входным сопротивлением измерителя напряжения 2 и выходным сопротивлением управляемого повторителя-инвертора 11. Емкости могут быть получены достаточно малыми при выцолнении электрода в виде тонкой металлической сетки.

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИ ЕСКОГО ПОЛЯ, содержащее зонд и экран, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены злектрод, двухпороговый компаратор напряжения, первый, второй и третий ключи, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, управляемый повторитель-инвертор и тактовый генератор, причем зонд подключен к компаратору напряжения, который помещен в экран. экран заземлен, выход компаратора напряжения соединен с входом первого ключа и с первым входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, первый и второй выходы третьего ключа соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя и являются первым выходом устройства, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом управляемого повторителя-инвертора (/) и является вторым выходом устройстС ва, выход управляемого повторителяинвертора соединен с электродом, первый выход первого ключа является третьим выходом устройства, а второй выход первого ключа соединен с вторым входом управляемого повторителя-инвертора и с вторым входом второго ключа.