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

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения напряженности электростатического поля и при исследовании электрических полей.

Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет устранения погрёп1ности, связанной с нестабильностью частоты генераторов.

На чертеже приведена структурная схема измерителя.

Измеритель напряженности электростатического поля содержит генератор 1, чувствительный элемент 2, состоящий из варикапов (р - п-переходов) |3-б, синхронный детектор 7, усилител 8 постоянного напряжения, регистрирующее устройство 9, фильтры 10-12 низких частот и фильтры 13-15 высоки частот. При этом оси варикапов парал лельны, варикапы соединены кольцевым мостом и расположены в противополож ных плечах в одном направлении, а в Соседних плечах - встречно, первая вершина кольцевого моста через фильт 10 низких частот с выходом генератора 1 и через фильтр 13 высоких частот - с первым входом регистрирующего устройства 9, с первым выходом усилителя 8 постоянного напря жения и с общей шиной. Вторая, противоположная первой, вершина кольцевого, моста соединена с общей шиной. Третья и четвертая вершины кольцевого моста через фильтры 14 н 15 высоких частот соответственно соединены с вторым входом регистрирующего устройства 9 и с вторым вьгходом усилителя 8 постоянного напряжения, а через фильтры 11 и 2 низких частот со ответственно соединены с первым и вторым входами синхронного детектора 7, третий вход которого подключен к выходу генератора 1, а выход - к входу усилителя 8 постоянного напряжения.

Измеритель работает следующим образом.

Измеряемое электростатическое поле (Е) воздействует на р-п-переходы варикапов 3-6 и создает при указанном на чертеже направлении распределение зарядЬв. Заряды создают разность потенциалов, изменяющую емкость р-п-переходов варикапов , варикапы 3 и 5 уменьщают свою емкость, в то времякак варикапы 4 и 6 увеличивают ее- Происходит разбаланс моста, и сигнал с генератора 1 через разбалансированный мост и фильтры 11 и 12 низких частот подается на синхронный детектор. Одновременно на синхронньй детектор 7 подается опорный сигнал с генератора 1. С синхронного детектора снимается сигнал, пропорциональный разбалансу моста, который зависит от величины напряженности измеряемого поля, и со знаком, зави сящим от его направления. Этот сигнал усиливается усилителем постоянного напряжения и с противоположным знаком подается на входную диагональ моста (на варикапы), компенсируя тем самым потенциал 1 созданный измеряемым полем. При полной компенсации на выходе усилителя 8 устанавливается напряжение, величина и знак которого соответствуют величине и направлению измеряемого поля. Это напряжение и его знак измеряются регистрируюпцт устройством 9, в качестве которого можно использовать вольтметр.

При отсутствии измеряемого поля мост уравновешен и сигнал с генератора 1 не проходит на синхронный детектор 7. В результате регистрирующее устройство 9 показывает, что поле отсутствует.

При изменении направления измеряемого поля распределение зарядов на Р - п-переходах варикапов будет обратным, при этом меняется фаза на выходе моста (обратный разбаланс моста) . С выхода синхронного детектора 7 снимается напряжение другого знака через усилитель 8 подается дпя компенсации результатов воздействия внешнего поля. Регистрирующее устройство 9 отмечает знак и величину внешнего поля.

Фильтры 10-15 служат для развязки низкочастотных и высокочастотных цепей. Так фильтр 10 высоких частот препятствует проникновению в генератор 1 и синхронный детектор 7 сигнала с усилителя 8. Фильтры 13-15 препятствуют проникновению в р.егистрирутощее устройство 9 и усилитель 8 сигнала с генератора I. Фильтры 11 и 12 препятствуют проникновению сигнала с усилителя 8 на синхронный детектор.

Фор.мула изобретения

Измеритель напряженности электростатического поля, содержащий генератор, чувствительный элемент, вьтолненный в виде четьфех варикапов, оси которых параллельны,, и регистрирующее устройство, отличающийс я тем, .что, с целью повьшения точности измерений, в него введены синхронный детектор, усилитель постоянного напряжения, три фильтра низких частот, три фильтра высоких частот, при этом варикапы расположены в противоположных плечах кольцевого моста в одном направлении, а в соседних плечах - встречно, первая вершина кольцевого моста через первый фильтр низких частот соединена с выходом генератора и через первый фильтр высоких частот - с первым входом ре1234 гистрирующего. устройства, с первым выходом усилителя постоянного напряжения и с общей шиной, вторая, противоположная первой, вершина кольцевого моста соединена с общей шиной, третья и четвертая вершины через второй и третий фильтры высоких частот соответственно соединены с вторым входом регистрирующего устройства и с вторым выходом усилителя постоянного напряжения и через второй и третий фильтры низких частот соответственно соединены с первым и вторым входами синхронного детектора, третий вход которого подключен к выходу генератора, а выход - к входу усилителя постоянного напряжения.

Изобретение относится к измерительной текнкке и может быть использовано для измерения напряженности электростатического поля и при исследовании злектрических полей. Цель изобретения - повьшение точности измерения. В устройство, содержащее ге нератор 1, чувствительный элемент 2, состояпщй из варикапов 3-6, регястря рующее устройство 9, введены синхрон ный детектор 7, усялктепъ 8 постоянного напряжения. Введенные фильтры 10 - 15 служат для развязки низкочар тотяых и высокочастотных цепей. Фильтр 10 низкюс частот (НЧ) препятствует проникновению в генератор 1 и синхронный цетектор 7 сигнала с усялнтеля 8. Фильтры 13 - 15 высоких частот препятствуют проникновению в регистрирующее устройство 9 и усилитель 8 сигнала с генератора I. Фильт - S ры 11 и 12 НЧ препятствуют проникносл вению сигнала с усилителя 8 на синхронный детектор. Цель достигается за счет устранения погрешности, связанной с нестабильностью частоты генера тора. 1 ил. 0 О) со