Устройство для измерения напряженности электрического поля Советский патент 1986 года по МПК G01R29/12 

разователь 2 сигнала подключается к конденсатору 5-1, заряжая последний. Затем кнопка 7 сброса нажимается выступом 10-(i+l) и т.д. Запоминание осуществляется конденсатором 5-(i+). Стержень 9 выталкивается из корпуса 8. Если кратность измерений превышает т,, то., в. корпус 8 вставля- тся новый ц. 1;ержень. Считывание информации со вс.ех конденсаторов осуИзобретение относится к.измерительной технике и может использоваться для измерения напряженности электрического поля преимущественно промышленной частоты на подстанциях и открытых распределительных устройствах.

Цель изобретения - повышение точности и производительности многократных измерений в неоднородных элект- рических полях за счет того, что датчик остается в неизменном положении и за счетвведения группы запоминающих конденсаторов, снабженных контактами для электрического соединения с выходом аналогового преобразователя сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема аналогового преобразова- теля сигнала при трехкоординатном датчике напряженности электрического поля промьшшенной частоты; на фиг. 3 - структурная схема аналогового преобразователя.

Устройство содержит датчик I, ана- логовьш преобразователь 2 сигнала, замыкающий ключ 3 с самовозвратом, стержневые, контакты 4, запоминающие конденсаторы 5, контакты 6, нажимную замыкающую кнопку 7 сброса с самовозвратом, корпус 8, диэлектрический стержень 9, фиксирующие выступы 10, направляющие отверстия 11 и 12, толкатель 13, направляющий штырь 14, держатель 15, отверстие 16, разъемные контакты 17 и 18 и измерительный прибор I9. Выход датчика I соединен с входом аналогового преобразователя 2

ществляется посредством касания щупами, соединенными с измерительным прибором 19 и контактами 6. Неизменное положение датчика 1 в корпусе 8 достигается за счет введения группы запоминающих конденсаторов, снабженных контактами для электрического Соединения с выходом аналогового преобразователя 2 сигн.ала. I з.п. ф-лы, 3 ил.

0 5

о

5

сигнала, выход которого через ключ 3 по-дключен к стержневым контактам 4, выполненным с возможностью .подключения через контакты 6 к запоминающим- конденсаторам 5. Выход ключа 3 через кнопку 7 сброса соединен с электронной схемой аналогового преобразователя 2 сигнала. Механическая связь между ручным приводом, ключом 3 и кнопкой 7 сброса осуществляется через фиксирующие .выступы 10 диэлектрического стержня 9, упира«щегося нижним , концом в толкатель 13.

Датчик 1 предназначен для преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал и при измерении электрического поля промьш- ленной частоты выполнен треккоорди- натным в форме металлической сферы с размещенными на ней во взаимно ортогональных координатных плоскостях тремя конденсаторными преобразователями. Верхней обкладкой каждого преобразователя является металлический шаровой сегмент, изолированный от корпуса сферы диэлектриком. Выходы датчика соединены с тремя входами аналогового преобразователя 2 сигнала, предназначенного для формирования постоянного напряжения, пропорционального напряженности измеряемого электрического поля.

Структурная схема аналогового преобразователя 2 сигнала (фиг, 3) содержит схему 20 формирования квадрата модуля (СФКМ) мгновенного значения вектора напряженности электрического поля, амплитудный детектор 21 и корнеизвлекатель 22.

5

i- 10

СФКМ может быть реализована в,вие трех квадратирующих блоков, входы оторых соединены с соответствующии выходагми трехкоординатного датчиа 1 ...-.

Выходы квадратирующих .блоков подключены к входам сумматора, выход которого является выходом СФКМ 20. Выход последнего соединен через ам- плитудньш детектор 21, предназначен ный для вьщеления максимального значения поступающего на вход сигнала, , с входом корнеизвлекателя 22, на вы- ходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное измеряе-15 мой напряженности электрического по- ля. Стержневые контакты 4 выполнены подпружиненными и расположены внутри корпуса 8 в плоскости,совпадающей с плоскостью перемещения диэлектричес- 20 кого стержня 9. Каждый из изолирован,- ных один от другого конденсаторов 5 снабжен парой контактов 6 в форме электропроводящих пластинок, предназначенных для соединения конденса- 25 торов с выходом аналогового -преобразователя 2 через ключ 3 и стержневые контакты 4. Кнопка 7 сброса конструктивно размещена ниже ключа 3 (фиг. -2) вдоль .линии перемещения ди- зо электрического стержня. Датчик 1,- аналоговый преобразователь 2 сигнала, ключ 3, контакты 4, конденсаторы 5 с контактами 6 и кнопка 7 сброса размещены в корпусе 8.-,,

Диэлектрический стержень 9 служит для закрепления на нем запоминающих конденсаторов 5 с щагом h.

Стержень имеет форму четырехгранной диэлектрической пластины. Конден- Q саторы 5 размещены внутри стержня (фиг, 3) заподлицо с его боковыми гранями, на которых установлены контакты 6 .

45

Фиксирующие выступы 10 служат для механического взаимодействия стержня 9 с ключом 3 и кнопкой 7 сброса и осуществления тем самым их коммутации в определенной последовательности, Сквозные направляющие отверстия 11 и 12 предназначены для прохождения че- рез корпус 8 измерительного блока диэлектрического стержня 9 при его перемещении. Внутри отверстий уставов- 5 лены изоляционные втулки для предотвращения контакта конденсаторов 5 с металлическим корпусом 8.

5

10

, -15 20 25 зо, ,,

96494

На конце толкатель 13 снабжен направляющим штырем 14, свободно входящим в соответствующее ему отверстие в нижней торцовой части диэлектриков стержня 9.

. Держатель 15 выполнен в форме диэлектрической пустотелой трубки. Отверстие 16, размещенное в нижней боковой поверхности пустотелой трубки, предназначено для установки стержня 9 при его замене и приведения в механический контакт с толкателем 13 через направляющий штырь 14.

Измерительный прибор 19 выпо лнен в виде автономного переносного милли- вольтметра постоянного тока с высоким входным сопротивле нием.

Направляющий паз 23 служит для ориентировочного скольжения контактов 4 вдоль линии установки контактов 6 при перемещении стержня 9 в направляющих отверстиях 1 и 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходно-м состоянии датчик I находится в исследуемой области электрического поля. Держатель 15 закреплен на штативе. Ключ 3 и кнопка 7 сброса разомкнуты. На выходе аналогового преобразователя 2 сигнала сформировано постоянное напряжение, пропорциональное измеряемой напряженности поля. Измерительный прибор 19 отсоединен от разъемных контактов 1 7 и 1 8.

Предположим, что наблюдатель, на- жимая толкатель 13, перемещает стержень 9 внутри корпуса 8. Один из фиксирующих выступов, например 10-i, нажимает на кнопку 7 сброса и замы- KJUT ее. В этот момент стержневые контакты 4 касаются контактов 6-i. Конденсатор 5-i, на котором могло остаться запомненное от предьщущих измерений напряжение, разряжается до нуля через замкнутые контакты кнопки 7 сброса. Происходит очистка памяти и подготовка конденсатора 5-i к очередному измерению. При дальнейшем движении диэлектрического стержня 9 кнопка 7 сброса соскальзывает с выступа 10-i и размыкается. Стержневые контакты 4 продолжают скользит по контактам 6-1. Выступ 10-i упирается в, кнопку ключа 3 и замыкает ее (фиг. 3). При этом выход аналогового преобразователя сигнала 2 подключается к конденсатору 5-i, который заряжается до соответствующего напряжения за доли секундьг. Происходит запоминание напряжения конденсатором 5-1. При новом нажатии на тол- катель конденсатор выходит из контакта со стержневыми контактами 4.

В дальнейшем при перемещении тол- ка:теля на расстояние h кнопка 7 сброса-нажимается следующим выступом 10-(i+l) и т.д. по аналогии с предыдущим случаем. Запоминание осуществляется конденсатором 5-(i+l). Напри- .мер, при можно произвести двадцать измерений без смены стержня 9. После этого стержень 9 выталкивается из корпуса прибора и извлекается из него через отверстие 11 с помощью изолированного захвата типа клещи, либо выпадает из отверстия и удержи вается страхующей диэлектрической нитью, (не показана),, соединяющей с стержень 9 с толкателем 13..

Для плавного перемещения толкателя 13 он может быть снабжен в нижней части трубки держателя 15-понижающим миниатюрным редуктором с верньером. Кроме того, ключ 3 может быть снабжен дополнительной парой но-рмально разомкнутых контактов, включенных последовательно с миниатюрным акку- , муляторным источником питания исветовым индикатором (светодиодом). При замыкании ключа, когда происходит запоминание информации конденсатором индикатор начинает светиться на врем запоминания. После размыкания ключа световой индикатор выключается,тем самым облегчается проведение измерения за счет четкой фиксации моментов коммутации соответствующих электрических депей.

Если кратность измерений превышает т, через отверстие 16 вставляется .новый стержень с конденсаторами и с помощыэ отверстия в его нижнем конце и направляющего штыря 17 вводится в механический контакт с толкателем 3. В дальнейшем измерения ведутся аналогично предыдущему. В зависимост от решаемых методически задач возможно два режима проведения многократных измерений. В одном из них после того, как произошло запоминание информации на конденсаторе, она сразу же считывается. Для этого толкатель подвигается вверх на расстояние,меньшее h, при котором соответствующий

выступ 10 размыкает ключ 3. При этом выключается световой индикатор. Измерительный прибор 9 подсоединяют к измерительному блоку через разъемные контакты 17 и 18. и производят .визуальный отсчет его показаний.

В другом режиме измерений, более производительном по затратам време ни снятие отсчета ведут после того, как было использовано для-, запоминания необходимое количество стержней с .конденсаторами. Перед этим они хра- .нятся, например, в диэлектрическом футляре, чтобы исключить случайный саморазряд конденсаторов. После этог информация считывается последовательно со всех конденсаторов путем касания щупами, соединенными с измерительным прибором 19, контактов 6.

Формула ИЗ обре тения

1 . Устройств о для измерения напряженности электрического поля, содержащее последовательно соединенные датчик, аналоговый преобразователь сигнала, замыкающий ключ с самовозвратом и запоминающий блок, через разъемные контакты соединенный с измерительным прибором, а также корпус и держатель, ртли чающееся тем, что, с целью повьш ения точности и производительности измерений, запоминающий блок выполнен в виде диэлектрического стержня с закрепленной на нем с шагом h группой изолированных друг от друга конденсаторов установленного внутри двух сквозных направляющих отверстий в корпусе с возможностью продольного перемещения относительно корпуса, внутри держателя размещен толкатель, верхний конец которого сопряжен с диэлектрическим стержнем, причем каждый кон- денс атор и выход аналогового преобразователя снабжены контактами, а ниже группы конденсаторов на диэлектрическом стержне размещены с шагом h фиксирующие выступы с возможностью механического взаимодействия с замыкающим ключом с самовозвратом и с введенной параллельно его выходу замыкающей кнопкой сброса с самовозвратом.

2. Устройств.о по п. 1 , о т л и- чающееся тем, что в нижней части держателя выполнено отверстие.

Ф«г.2

Редактор Н. Рогулич

Фиг. . Составитель Е. Плужникова

Техред М.Ходанич Корректор О, Луговая

Заказ 3392/46Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности и производительности многократных измерений в неоднородных электрических полях. Предварительно осуществляют разрядку конденсатора 5-1 нажатием выступа, например 10-1, на кнопку 7 при перемещении стержня 9. При дальнейшем перемещении стержня 9 выступ 10-1 замыкает кнопку клюна 3, аналоговый преоб- (Л С J. ц 1% INS 00 ф О) 4 ;о