Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источников Советский патент 1988 года по МПК G01R29/12 

|ПлаСтины 3, 5, 6 расположены соосно цилиндрам 4, 9. Устр-во позволяет устранить влияние помехи, связанной fc объемным зарядом, переносимым ветром, и т.обр, выделить поле дальних источников. Устр-во устанавливается так, чтобы образующая цилиндров 4, 9 (была перпендикулярна вектору скорости ветра. Вариации суммарного эл. поля индуцируют на поверхности внешнего цилиндра 9 переменный во времени заряд, который фиксируется с помощью усилителя 1, сумматора 13 и регистратора 2. В отсутствии объем- |ных зарядов принимаются крайне низкочастотные вариации естественного |эл.-магн. поля Земли. При появлении объемных зарядов они проникают через

цилиндры 9, 4 и индуцируют на поверхности ПШ и пластины 3, заряжая их до определенного потенциала. Между пластинами 3, 6 возникает поле. Пластина 5, вращаемая электродвигателем 15, экранирует или экспонирует своими секторными вьфезами измерительную пластину 6 от поля, создаваемого пластиной 3. Сигнал, промодулирован- ный эл. полем, пропорциональным полю движущегося заряда, усиливается усилителем 11, детектируется синхронным детектором 7, изменяет фазу на противоположную с помощью инвертора 12 и складывается в сумматоре 13 с сигналом усилителя 1. Результирующий сигнал пропорционален полю дальних источников. 1 ил.

Изобретение обеспечивает повышение помехоустойчивости. Устр-во содержит два цилиндра 4, 9 из проводящих колец, расположенных coocH(g и один внутри другого, проводящий штырь (ПШ), на торце которого уста-; новлена дополнительная пластина 3, измерительная пластина 6 и экранирующая пластина 5, расположенная между дополнительной пластиной 3 и измерительной пластиной 6. ПШ и (Л

1

Изобретение относится к измерительной технике и.может быть использовано для измерения вариаций напряj женности электрического поля от уда;ленных источников.

: . Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

i На чертеже представлена структур|.ная электрическая схема устройства

I для измерения напряженности поля от

удаленных источников.

Устройство содержит первый усилитель 1, регистратор 2, проводящий штырь, в торце которого установлена дополнительная пластина 3, цилиндр 4 из проводящих колец, соединенньй с шиной нулевого потенциала, экранирующую пластину 5, измерительную пластину 6, синхронный детектор 7,. корпус 8, внешний цилиндр 9 из про- йодящих колец, изолятор 10, второй усилитель 11 инвертор 12, сумматор 1.3, опорный генератор 14 и электродвигатель 15.

Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источни- ков работает следующим образом.

Естественное электромагнитное поле Земли созда ется многими источниками. Их условно можно разделить на дальние (дальние грозы, космическое излучение, вулканы) и местные источ, НИКИ (ближние грозы, объемные заря- ды, переносимые ветром, движущиеся объекты, промьшшенные установки). Наиболее мощное поле и наиболее трудноустранимое - это поле, связанное с . переносимым ветром объемным зарядом. Предлагаемое устройство призвано устранить ветровую помеху, выделить поле дальних источников.

Устройство предназначено для работы в полевых условиях. В этом случае на него воздействует поле, представляющее собой суперпозицию поле от дальн х и местных источников (Е

Е,+Ед). Оно устанавливается так, чтобы образующая цилиндров была перпендикулярна вектору скорости ветра, направленного вдоль поверхности Земли. Вариации суммарного поля Е инду

цируют на поверхности внешнего цилиндра 9 переменный во времени заряд, а следовательно, и сигнал U, в цепи, состоящей из первого усилителя 1, сзгмматора 13 и регистратора 2. В отсутствие объемных зарядов эта цепь работает как приемник крайне низкочастотных вариаций естественного электромагнитного поля ЗемлИ. В случае появления объемных зарядов, например переносимых ветром, эти заряды проникают через внешний цилиндр , через цилиндр, соединенный с точ-

кой нулевого потенциала 4, попадая ,- внутрь экранированного объема, индуцируют на поверхности проводяще го штыря и жестко скрепленной с ним дополнительной пластины 3 заряды, заряжая его до определенного потенциала и, величина которого определяется взаимной электроемкостью штыря с дополнительной пластиной 3. Между дополнительной 3 и измерительной 6 пластинами возникает поле напряженностью Е U/d, где d - расстояние между дополнительной и измерительной пластинами. Экранирующая пластина 5, как дополнительная и измерительная, имеет секторные вьфезы, зеркальные с ними. Поэтому вращаемая электродвигателем 15 она экранирует или экспонирует измерительную пласти ну от поля, создаваемого дополнительной пластиной. Переменный во времени сигнал поступает на вход усилителя 11, амплитудно-частотная характеристика которого постоянна в облас- и частот вращения экранирующей пластины, усиливается им до необходимого уровня, достаточно для дальнейшей обработки.

Сигнал и с частотой вращения дви- зо колец, соединенных стойками с шиной гателя, модулированный медленно ме- нулевого потенциала, установленный

няющимися вариациями электрического поля, пропорционального полю движущегося заряда, поступает на вход усилителя 11, а затем на вход синхронного детектора 7. Одновременно на вход синхронного детектора поступает синусоидальный сигнал и опорного генератора 14. С выхода синхронного де-. тектора медленно меняющийся сигнал с учетом знака заряда U, инвертор 12,

ся на противоположную, а сам складывается с сигналом U, , пившим с выхода усилителя 1.

jgj поступает на где фаза сигнала меняетсигналпосту- Сигнал

Up, представляет со.бой аддитивную смес сигналов, пропорциональных полям Е и Е, а сигнал U пропорционален напряженности поля объемных зарядов, переносимых ветром Е,. В сумматоре 13 вычитаются сигналы и Up, а результирующий сигнал, предетавляюш1ий собой величину, про-, порциональную полю дальних источников, записывается в регистраторе 2. Эффективность устройства оценивается по отношению сигнал - шум, где за сигнал принята величина отклика измерительной системы на поле

0

0

5

дальних источников, а за шум - отклик на суммарное поле дальних и ближн11Х источников. В качестве откликов используем стандартные отклонения 5j -сигнала тлб -шума, тогда максимальное отношение сигнала к шуму единице, в любых остальных случаях - 6. / С ц, 1 .

Среднее значение (5 за сутки, посчитанное по сотням опытов, составило 0,5 В/м. Местное поле созда-. ет шум до 100 В/м, следовательно отношение , а в среднем это отношение колеблется около 10 . Использование предлагаемогб устройства пйзволяет увеличить отношение сигнал - шум до 0,1-0,5, т.е. применяя статистические методы обработки, уверенно выделить сигнал, дальних источников. Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источни- 5 ков, содержащее первый и второй усилители, регистратор, проводящий штьфь, в торце которого установлена жестко связанная с ним дополнительная пластина, цилиндр из проводящих

0

соосно проводящему штырю, измерительную пластину, подключенную че- рез второй усилитель к входу син- j. хронного детектора, экранирующую . пластину, установленную на валу электродвигателя соосно с проводящим штырем напротив измерительной пластины, отличающееся тем, что, с целью повьш ения помехоустойчивости, в устройство введены инвертор, сумматор и внешний цилиндр из проводящих колец, идентичный цилиндру из проводящих колец внутри внешнего цилиндра из проводящих колец на изоляторах соосно с ним установлен цилиндр из проводящих колец, причем диаметр внешнего цилиндра из проводящих колец больше диаметра цилиндра из проводящих колец на величину не менее двойной ширины колец, при этом вход первого усилителя соединен с внешним цилиндром из проводящих колец, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом инвертора, подключенного к выходу синхронного детектора, а выход сумматора подключен к регистратору.

5

0

5