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

Изобретение относится к технике электрических измерений, в частности к-способам измерения напряженности электрических полей.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемой величины в сторону больших значений за счет исключения возможности пробоя промежутка между зондом и компенсирующей пластиной.

На фиг. 1 показано устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 - форма периодического напряжения на компенсирующей пластине.

Устройство содержит зонд 1, помещенный в исследуемом поле и соединенный с входом преобразователя 2 токнапряжение, выход которого соединен с входом блока 3 управления, конденсаторы 4.1-4.П, первыми обкладками соединенные с компенсирующей пластиной 5, а вторыми обкладками через ключи 6.1-6.П - с зондом, управляющие входы ключей соединены с первыми п выxojD;aми блока управления. Генератор 7 треугольного напряжения соединен с компенсирующей пластиной. Входы сумматора 8 соединены с выходами блока 3 управления.

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемое поле Е индудирует/ в зонде 1 ток

I К,SE,

где S - эффективная площадь зонда;

К - коэффициент пропорциональности .

Ток преобразуется преобразователем 2 ток-напряжение в напряжение и K.-I К К SE, подаваемое на вход блока 3 управления и определяющее состояние его п выходов, а следовательно, и количество конденсаторов 4, подключенных к зонду 1 и компенсирующей пластине 5 посредством ключей 6. Генератор 7 треугольного нап.ряжения генерирует центрированное .положение U (фиг. 2) симметричной треугольной формы постоянной частоты и амплитуды.

Таким образом, компенсирукмций то

равен

IK VSK

А-С

зк

где А - производная напряжения на

компенсирующей пластине (знакопеременная величина).

- емкость между зондами и комэкпенсирующей пластиной. Если задать соотношение между величинами емкостей конденсаторов 4i14.П в виде С. то выходной двоичньй код блока 3 управления прямо определяет величину С , причем изменяется до тех пор, пока не наступит момент равенства нулю выходного напряжения преобразователя 2 ток-напряжение или равенства компенсирующего тока I индуцированному току I. Следовательно, в этот мог

мент

А-С /K-S. зк «

Таким образом, выходной код блока управления несет информацию о величине Ё и поступает на первые п входов сумматора 8, в которых производится последовательное суммирование поступающих на его входы кодов (чисел)t Блок управления можно выполнить на основе регистра последовв тельного приближения.. Это выгодно тем, что время преобразования занимает всегда п + 1 периодов такто.вой

частоты F, необходимой для работы регистра:

нAt (п +

На первых п входах сумматора 8 с периодом ut устанавливается новый код, несущий информацию об абсолютной величине Ё в конце промежутка времени преобразования. Знак Е определяется в блоке управления и учитывается в сумматоре посредством связи второго выхода блока управления с вторым входом сумматора. Следовательно, в процессе последовательного

аглебраического суммирования на выходе сумматора в момент времени t 2К.СЛ. присутствует код, пропорцио- , нальный величине Е в момент времени

т. е.

At

.flt

Fl

К.-1

1

ЕА-С.

3KI

Величина Е оказывается пропорциональной алгебраической сумме компенсирующих токов или алгебраической/ сумме произведения производной напряжения на компенсирукнцей пластине на величину емкости между компенсирующей пластиной и зондом.

Для правильной работы устройства величина периода треугольного напряжения должна удовлетворять следукяцему равенству:

2-at 2(п + 1)/F.

Амплитуда треугольного Напряжения может быть выбрана в безопасном пределе для данного промежутка между зондом 1 и компенсирующей пластиной 5. Необходимая величина максимального компенсирукицего тока может быть достигнута путем увеличения емкостей конденсаторов 4.1-4.п.

Формула изобретения

Способ измерения напряженности электрического поля путем помещения в исследуемое поле, зонда и изменения напряжения на компенсирующей гшастине, расположенной между зондом и

землей, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, напряжение на компенсирующей пластине изменяют периодически по линейному закону, подклю-, чают емкость между зондом и компенсирующей пластиной и изменяют ее до момента равенства нулю тока зонда, а величину напряженности Е поля определяют по формуле

At

2

5;гАС

ЗК1

коэффициент пропорциональлости;

эффективная площадь зонда, производная напряжения на

компенсирующей пластине; емкость между зондом и компенсирукицей пластиной;

количество введенных конденсаторов;время преобразования.

Изобретение относится к технике электрических измерений, в частности к способам измерения напряженности электрических полей. Цель изобретения - расширение динамического диапазона измеряемой величины в сторону больших значений за счет исключения возможности пробоя промежутка между зондом и компенсирующей пластиной. Предложенный способ заключается в следующем. В исследуемое поле помещают зонд, а напряжение на компенсирующей пластине, расположенной между зондом и землей изменяют периодически по линейному закону. Между зондом и компенсирующей пластиной подключают емкость, которую меняют до момента равенства нулю тока зонда. Величину напряженности поля определяют по формуле, исходя из значений емкости, производной напряжения на компенсирующей . пластине и времени преобразования. Устройство, реализующее данный способ содержит зонд 1, преобра(Л зователь 2 ток-напряжение, блок 3 управления, конденсаторы 4.1-4.П, компенсирующую пластину 5, ключи 6.1-6.П, генератор 7 треугольного напряжения, сумматор 8. 2 ил.

v

A-7i

rv

Фие. 2