Измеритель напряженности электростатического поля Советский патент 1986 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к технике электроизмерений и может использоваться для измерения напряженностей и потенциалов электростатического поля.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения потенциала электростатического поля.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема измерителя напряженности электростатического поля; на фиг. 2 - конструкция датчика.

Измеритель напряженности электро статического поля содержит датчик 1, состоящий из корпуса 2, в торцовой , стенке которого вьтолнено отверстие 3, а в боковой - отверстия 4, первый экранирующий электрод 5 и первьш измерительный электрод 6, образующие первый преобразователь, усилитель 7, регистратор 8, второй экранирующий электрод 9 и второй измерительный электрод 10, образующие второй преобразователь, первьм и второй переклчатели 1 1 и 12 .

Второй экранирующий и второй измерительный электроды 9 и 10 расположены посредине боковой поверхности корпуса 2. Экранирующие электроды 5 и 9 находятся в противофазе относительно измерительных электродов 6, 10 и расположены на одном валу приводного двигателя 13.

Работа измерителя основана на том что при нахождении в электрическом однородном поле Е изолированного незаряженного проводника (датчика 1) поле у его поверхности является диафрагированным (возмущенным) зарядами индуцированными на этом проводнике. Напряженность этого диафра- гированного поля Ej равна

EZ Е,)

(1)

где К - коэффициент, зависящий от

формы и размеров проводника Диафрагированное поле, создаваемое индуцированными зарядами заземленного проводника, имеет суммарную напряженность Е, состоящую из двух составляющих. Одна составляющая Е пропорциональная напряженности измеряемого поля Е и создается индуцированными зарядами, возникающими на изолированном проводнике. Другая составляющая Е создается зарядом Q, натекшим на проводник при его заземления. Этот заряд пропорцио

нален потенциал-у Ч , который провод- ник принял бы в измеряемом поле, если бы бьш изолирован и незаряжен:

Е, К,Ч , (2)

где К 2 и K-J - коэффициенты, зависящие от формы и размеров проводника.

I

В общем случае напряженность дифрагированного поля, обусловленная ин- дуиированньми зарядами заземленного проводника, равна:

Е Е,+ EJ

(3)

,5 2 Е

и Е .

Измеритель напряженности электростатического поля с вращающимся эк-, ранирующим электродом представляет собой проводящее тело и по принципу

0 своей работы при правильном использовании в обычных условиях работы должен быть всегда заземлен. .Поэтому напряженность измерительного электрода дается формулой (3) и показания

5 прибора пропорциональны напряженности Е и потенциалу Ч; измеряемого поля..

В общем случае напряженность поля Ед обратно пропорциональна расстоянию ОТ источника поля в степени п, а по0 тенциал f - в степени га, причем . Поэтому при изменении координат измерителя в измеряемом.поле Е изменение составляющей Е, не будет про- порционально изменению составляющей EJ, которая пропорциональна Е а, следовательно, показания измерителя зависят не только от величины Е , но и от координат измерителя.

Для исключения влияния координат на показания измерителя необходимо исключить из уравнения(3) составляющую EJ. Это достигается раздельным измерением суммарной напряженности Е одним преобразователем и отдельно составляющей Е другим преобразователем, расположенным, на линии электрической нейтрали датчику 1 с последующим вычитанием второй величины из пер}зой. При этом получаем составляющую,, пропорциональную только измеряемому полю Е;,:

Е - .Е . Е, . На линии электрической нейтрали изолированного проводника любой формы, находящегося во внешнем поле Е,

5 составляющая Е равна нулю. При заземлении проводника составляющая Е дифрагированного поля по-прежнему равна нулю, а Е - величине, пропор

циональной потенциалу поля Ч , поэтому, измеряя на линии электрической нейтрали датчика суммарную напряженность Е, можно измерять составляющую EJ ,

Измеритель параметров электростатического поля работает следующим образом.

Экранирующий и измерительный электроды 5 и 6 первого преобразователя предназначены для измерения суммарной напряженности Е, а экранирующий и измерительный электроды 9 и 10 второго преобразователя предназначены для измерения составляющей Ej. Экранирующие элект роды 5 и 9 находятся § противофазе относительно измерительных электродов 6 и 10 и синхронно приводятся во вращение приводньт двигателем. 13.:-

Напряжения,развиваемые первым и вторым преобразователями на сопротивлении 14, наход Йтся в противофазе и поэтому вычитаются друг из друга, а их разность, пропорциональная .составляющей напряжённости Ej., подается на вход усилителя 7, с выхода которого сигнал подается на регистратор 8, отградуированный в единицах напряженности измеряемого поля Е.

При нахождении переключателя 11 в положении 5 на-вход усилителя 7 подается напряжение, пропорциональное только составляющей напряженности

.6 а - х /5 ,10

Редактор Н.Егорова

Составитель Р.Кузнецова

Техред О.Сопко Корректор Е.Сирохман

Заказ 3995/38Тираж 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

ЕЗ. При этом со второго выхода усилителя 7 напряжение подается на регистратор 8, отградуированный в единицах потенциала измеряемого поля. Такой же измеритель может быть создан с применением преобразователей с другими принципами преобразования.

Формула изобретения

10

Измеритель напряженности электростатического поля, содержащий датчик, состоящий из корпуса, внутри которого вблизи отверстия в торцовой стенке установлены первый экранирующий и первый измерительный электроды, а также усилитель, соединенный с регистратором, отличающийся тем, что, с.целью повышения .точности и расширения функциональных возможностей путем обеспечения измерения потенциала электростатического поля, в него введены второй экранирующий и второй измерительньй электроды, установленные в средней части корпуса у его боковой поверхности, в которой выполнены отверстия, второй.измери-. тельный электрод через введенный, первый переключатель соединен с входом усилителя, а первый измерительный электрод с входом усилителя через введенный второй переключатель, при этом первьй и второй экранирующие электроды включены противофазно.

У

Фиг. 2

Изобретение относится к электроизмерителям. Цель изобретения - по- выше.ние точности измерения и расширение функдаональных возможностей путем обесйечения измерения потенциала зл.-статического поля. Устр -во содержит датчик 1, состоящий из корпуса с отверстиями в его торцовой и боковой стенках, два экранирующих электрода (Э) 5 и 9, два измерительных Э 6 и 10, у-ль 7, регистратор (Р) 8 и два переключателя (П). 11 и 12. При этом Э 9, 10 расположены посредине (боковой поверхности корпуса, а Э 5,9 находятся в противофазе относительно Э 6,10 и синхронно приводятся во вращение приводным двигателем 13. В устр-ве осуществляется раздельное измерение, суммарной напряженности Е с помощью Э 5,6 и измерение ее составляющей Ej с помощью Э 9,10. При нахождении П 11 в положении б на вход у-ля 7 подается напряжение, пропорциональное только составляющей напряженности Е. С выхода у-ля 7 напряжение подается на Р 8, отградуированный в единицах потенциала измеряемого поля. Цель достигается введением Э 9,10 и П 11,12. 2 ил. о $ (Л ю 4 Од О ю Од