Измеритель напряженности электростатического поля Советский патент 1987 года по МПК G01R29/12 

1

1325379

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматического контроля величин потенциалов электростатических полей, в частности для измерения степени электризации полимерных материалов или в устройствах электронно-ионной технологии.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема измерителя; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.З - пластины с прорезями.

Устройство содержит усилитель 1, камертон 2 из ферромагнитного материала, электромагнитные систему возбуждения (обмотка 3 с магнитопрово- дом) и систему обратной связи (обмотка 4 с магнитопроводом). Камертон 2 является частотозадающим элементом в системе камертонного генератора, включакяцего усилитель 1 с системой возбуждения и системой обратной связи. Магнитопроводь обмоток 3 и 4 ох- ватывают ножки камертона, магнитные зазоры в магнитопроводах должны быть минимальны. Камертон 2 с помощью консоли 5 укреплен на опоре 6, жестко связанной с корпусом устройства. Заземленный электрод выполнен в виде двух пластин 7 и 8 с прорезями 9, каждая из пластин соединена с одной из ножек камертона. Измерительный электрод расположен в плоскости меж- ду пластинами 7 и 8 заземленного электрода и выполнен в виде двух групп металлических полос 10 и 11, прилегающих один к другому боковыми поверхностями и установленных с че- редованием. Группа полос 10 соединена с неинвертирующим входом балансного измерительного усилителя 12, а группа полос 11 - с инвертирующим

входом упомянутого усилителя, к выхо- 45 сигнала, обусловленного контактной

ду Усилителя 12 подключен регистрирующий прибор 13. Ширина полос измерительного электрода равна ширине прорезей и промежутков между прорезями пластин заземленного электрода.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания на схему камертонного генератора, содержащего камертон 2 и усилитель 1 с системой обратной связи и системой возбуждения, обмотка 3 системы возбуждения притягивает ножку камертона 2 и выводит ее из равновесия. Упруразностью потенциалов.

За счет модуляции полезного вход ного сигнала во внешней цепи каждой

50 группы полос 10 и 11 измерительного электрода появляются периодические импульсы. Изменение амплитуды выход ного сигнала измерительного электро да несет информацию об изменении на

55 ряженности измеряемого электростати ческого поля. Противофазные сигналы с групп полос приемного электрода усиливаются балансным усилителем 12 и регистрируются прибором 13,

гие колебания передаются на вторую ножку камертона 2, при этом последняя колеблется в противофазе с первой ножкой и с той же амплитудой. Обмотка 4 системы обратной связи обеспечивает автоколебательный режим работы камертонного генератора. Вместе с ножками камертона колеблются и жестко соединенные с ними пластины

7и 8 заземленного электрода, при этом верхней пластиной осуществляется периодическое экранирование и экспонирование в измеряемом поле двух групп металл1Г1еских полос 10 и 11 приемного электрода, установленных

с чередованием между пластинами 7 и

8заземленного электрода. Нижняя пластина 8 заземленного электрода, колеблющаяся в противофазе с верхней пластиной 7, в процессе модуляции осуществляет компенсацию емкости полос измерительного электрода относительно земли. При увеличении емкости первой группы полос относительно верхней заземленной пластины 7 умень щается ее емкость относительно нижней заземленной пластины 8, одновременно с этим уменьшение емкости второй группы полос относительно верхне заземленной пластины 7 компенсируется увеличением ее емкости относительно иижней пластины 8. Так как ширина каждой полосы измерительного электрода равна ширине прорезей

9и промежутков между прорезями пластин 7 и 8 заземленного электрода, а измерительный электрод расположен в плоскости, равностоящей от плоскостей расположения пластин заземленного электрода, то суммарная емкость групп металлических полос 10 и, 11 приемного электрода в любой момент времени остается неизменной, т.е. отсутствует модуляция паразитного

разностью потенциалов.

За счет модуляции полезного входного сигнала во внешней цепи каждой

50 группы полос 10 и 11 измерительного электрода появляются периодические импульсы. Изменение амплитуды выходного сигнала измерительного электрода несет информацию об изменении нап55 ряженности измеряемого электростатического поля. Противофазные сигналы с групп полос приемного электрода усиливаются балансным усилителем 12 и регистрируются прибором 13,

Формула изобретения

1, Измеритель напряженности электростатического поля, содержащий усилитель, камертон, подключенные соответственно к выходу и к входу усилителя, систему возбуждения камертона и систему обратной связи, заземленный электрод, жестко связанный с камертоном и выполненный в виде двух установленных с перекрытием пластин с прорезями, каждая из которых соединена с одной из ножек камертона, и неподвижный измерительный электрод, соединенный с входом измерительного, например, балансного усилителя, о т- личающийся тем, что, с

целью повышения чувствительности измерений, измерительный электрод расположен между пластинами заземленного электрода и выполнен в виде двух групп полос, прилегающих друг к другу боковьп ш поверхностями и установленных с чередованием, при этом одна группа полос присоединена к инвертирующему входу балансного измерительного усилителя, а другая - к неинвертирующему входу последнего.

2. Измеритель напряженности по П.1, отличающийся тем, что ширина металлических полос равна ширине прорезей и промежутков между прорезями пластин заземпенного электрода.

ю

Ю- /Ь

ffi

А-А

i

77

Составитель О.Красновский Редактор Е.Папп Техред Л.Олийиык Корректор А.Ильин

Заказ 3103/40 Тираж 730Подписное

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

Фиг, 2

Фиг.З

Изобретение может быть использовано для измерения степени электризации полимерных материалов или в устройствах электронной техники. Измеритель напряженности электростатического поля содержит усилитель 1, камертон 2 из ферромагнитного материала, магиитопроводы обмоток 3 и 4, консоль 5, опору 6, заземленный электрод (Э) в виде пластин 7 и 8, между которыми расположен измерительный Э, вьтолненный в виде двух групп металлических полос, прилегающих о дйн к другому боковыми поверхностями и установленных с чередованием. Их ширина равна ширине прорезей и промежутков между прорезями пластин заземленного Э. Изобретение повьш1ает чувствительность измерений 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л 05 tsD СП СО Nj CD