Способ измерения параметров электромагнитного поля Советский патент 1989 года по МПК G01R29/08 

(21)4281857/24-09

(22)13.07.87

(46) 1-5.07.89. Бюл. К 26

(71)Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

(72)П.Г.Болдырев, В.В.Бочаров, В.П.Булекор, В.Л.Головкин, А.А.Ковзан, С.Б.Резников

и В.В.Савостьянов

(53) 621.317.328 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

К 1308946, кп. G 01 R 29/08, 1985.

Гершунский Б.С. и др. Справочник по основам электронной техники. Киевский ун-т, 1972, с. 122-126.

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к электроизмерениям. Цель изобретения - повышение точности измерений мгновенных значений напряженностей электрической и магнитной компонент поля. Сущность данного способа состоит в измерении всех тести составляющих электромагнитного поля Н, Ну,

Н, Е,

Р. К.

что повышает точность измерения мгновенных значений его напряженностей. I ил.

Изобретение относится к электроизмерениям. Цель изобретения - повышение точности измерений мгновенных значений напряженностей электрической и магнитной компонент поля. Сущность данного способа состоит в измерении всех шести составляющих электромагнитного поля H_X, H_Y, H_Z, E_X, E_Y, E_Z, что повышает точность измерения мгновенных значений его напряженностей. 1 ил.

. Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения векторов электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля в широком частотном диапазоне.

Цель изобретения - повышение точности измерений мгновенных значений напряженностей электрической и магнитной компонент поля.

На чертеже приведено устройство, реализ т 1щее способ измерения векторов электрической и магнитной состав- лянлцих электромагнитного поля.

Устройство, реализуюи1ее способ измерения параметров электромагнитного поля включает герметизированный электронно-вакуумный баллон 1 с тремя 1р1линдрическими выступами, оси которых направлены вдоль трех пространственных прямоугольных осей координат (х, у, z). В месте пересечения осей цилиндрических выступов расположена электронная пушка 2 с катодом и тремя ускоряющиьш и фокусирующими устройствами, оси которых совпадают с осями цилиндрических выступов. По торцам цилиндрических выступов расположены анодные мишени, состоящие, например, из центральной резиетивной или полупроводниковой пластины 3 и двух пар периферийных токосъемных шин А и 5. В зоне каждого из цилиндрических выступов установлено два отклоняющих магнитопровода 6 и 7, средние силовые линии которых пересекаются с осью соответствующего цилиндрического выступа под прямыми углами. Первый отклоняющий магнито- провод 6 состоит из двух цилиндрических стержней, ось которых 8 параллельна оси одного из двух других

со

с

QO 05

1

цилиндрических яыступов. Второй от- к. 1К) мпгиитогфонод 7 выполнен в виде двухполюсного С-образного тороида, касательная 9 к средней силовой линии 10 которого, лежащая в ее плоскости и проходящая через точки ее пересечения с осью данного цилиндрического выступа, перпендикулярна оси первого отклоняющего магнитопровода 6. Катод электронной nyi iKH 2 подключен к отрицательному зажиму стабилизированного источника постоянного тока 11, а токосъемные шины через балластные резисторы 12 и 13 подключены к положительному зажиму того же источника. Каждая из пар противорасположенных токосъем- ных 4 и 5 шин через соответствующи нелинейный элемент 14 и усилитель 15 подключена к устройству индикации 16, причем цепь подключения тре токосъемных шин, которые параллельн вышеописанной касательной, на входе устройства индикации 16 содержит интегрирующее звено 17, цепь обнуления которого и цепь управления индикаторного устройства подключены к блоку управления 18. Тороидальный отклоняющий магнитопровод расположе внутри съемного электропроводного экрана 19, имеющего форму полудисКо вой коробки ( на чертеже показан в снятом положении),

Для ут1роп(ения изображения позици 6, 7, 12, 13, 14, 15, 17, 19 показаны на чертеже лишь прим- чительно к одному из цилиндрических выступов герметизированного баллона 1. Предполагается, что число указанных элементов и соотственно число входо элемента 16 и выходов элемента 18 утроено по сравнению с чертежом.

Способ измерения параметров электромагнитного поля, реализуется следующим образом. Герметизированн баллон 1 помещают в исследуемук область электромагнитного поля с призвольными направлениями осей цилиндрических выступов, при этом элетропроводные экраны 19 надеты на тороидальные отклоняющие магнитопро пода 7.

При включении источника постоянного тока 11 на электроды герме- тичиронанного баллона 1 подается анодное напряжение, и при обеспечении питании питп накала катода анод и(1й iiyiiiKH 2 (источник питания нити

поля (Н,

накала на чертеже не покачан) возникают три электронных пучка, направленных вдоль осей цилиндрических выступов и сфокусированных по центра соответствующих резистивных пластин 3 анодных мишеней фокусировка производится до помещения прибора в исследуемое поле. Магнитное поле, как сос- тавляю цая электромагнитного поля с напряженностью Н, концентрируется внутри цилиндрических магнитопрово- дов, что приводит к соответствующим отклонениям электронных пучков на каждой из катодных мишеней в сторону одной из токосъемных тин 4 (в результате действия сил Лоренца), пропорционально соответствующим составляющим вектора напряженности магнитного и, 11,). приводит к

поля (Н,

разбалансу токов в балластных резисторах 12 и к появлению соответствующих сигналов на входах нелинейных элементов 14, служащих для компенса- 1а1и нелинейных характеристик анодных мишеней. Усиленные сигналы, пропорциональные составляющим П, Нц и Н, подаются через усилители 15 на входы устройства индикации 16. При этом, электрическое поле благодаря экранам 19 не пронизывает контуры, образованные средними силовыми линиями тороидальных отклоняющих магнитопроводов.

В момент начала одновременного механического снятия всех трех электропроводных экранов 19 Производится также запуск интегрирующего звена 17 с помощью блока управления 18. При наличии электрического поля с этого момента происходит изменение величин потоков вектора напряженности электрического поля в: сквозь контуры средних силовых линий 10 тороидальных магнитопроводов 7/(F.j,S, ЕцЯ, , где S - площадь контура), а следовательно, появление в последних магнитных потоков с индукциями пропорциональными скоростям изменений составляющих вектора К:

В, fUo

. 1 ° 9t

в.

fUoft

В, p.op..

7)ти соотношения получают из первого уравнения Масквелла в интегральной форме при 1 ;с , где Е - 1 , 1 - длина

средней силовой линии; А - длина волны.

Указанные магнитные потоки вызывают соответствующие отклонения электронных пучков на каждой из аноднь х мишеней в сторону одной из токосъем- ных шин 5 (в результате действия сил Лоренца), пропорциональные скоростям изменений соответствуюпщх составляющих напряженности электрическо.ЭЕк ЭЕи 9Ег% г го поля (яг; я Я приводит

к разбалансу токов в балластных резисторах 13 и к появлению соответствующих сигналов на выходах нелинейных элементов 14, Усиленные сигналы,

ЭЕх пропорциональные составляющим -5-

at

, iii

3t

подаются на соответствую

цие интегрирующие звенья 17, а сигналы, пропорциональные самим мгновенны значениям, Е, Е - на входы устройства индикации 16.

Таким образом, предлагаемый спосо позволяет измерять все шесть состав- ляюсцих электромагнитного поля (Н, Ни, К,, Е, EU, F), благодаря чему повышается точность измерения мгновенных значений его напряженностей. Особенно существенно указанное повышение при измерении несинусоидального электромагнитного поля (например импульсного), или электромагнитных волн в так насываемой Ближней зоне где максимальные значения напряженностей электрического и магнитного полей могут сильно отличаться (например, вдвое), I Формула изобретения

Способ измерения параметров электромагнитного поля, включаю- ошй формирование в вакууме первого электронного пучка, прео.Б- разование первой составляющей измеряемого магнитного поля, перпендикулярной оси электронного пучка, в первую цилиндрическую трубку магнитного потока, которая пересекает электронный пучок, причем ось первой цилиндрической трубки магнитного потока пересекает ось электронного пуч )Ка под прямым углом, и о напряженности первой составляющей магнитного поля судят по отклонению первого электронного пучка в плоскости, пер

5

0

0

с

ПеН7ГИКу.Г1ЯрНОИ dOI on ЦИЛ ИДР

кон трубки магии гног( .тС Токл. с.....е деляемому 1(утем rrpeoOi; i3 B;i iH э ог )

, отклонении в электр: Г ки: сиг.ччл

L

и ф|1ксации его, о т и ч п о щ ь чс я тем, что, с целью Гго ьниения точности измерений мгновенных значений напряженностей электрической и 0 магнитной компонент поля, дополнительно формируют второй и третий взаимно перпендикулярНЕ,1е электронные пучкгг, перг1ен;дикулярные первому электронному пучку, причем оси всех 5 трех электрон гых пучков пересекаются в одной точке, преобразуют вторую и третью состанлякнцие намеряемого магнитного поля, перггендикулярные соответствующей оси второго и третье- 0 го электронных пучков, друг другу и первой составляющей измеряемого магнитного поля, во вторую и третью цилинх;ркческие трубки магнитного потока соответственно, расположенные относительно второго и третьего электронных пучков соответственно идентично расположению первой цилиндрической трубки магнитного потока относительно оси nepBOi o электронного пучка, после преобразования отклонения каждого из трех электронных пучков в плоскости, перпендикулярной оси соответствую Црй цилиндрической трубки магнитного потока, в электрический сигнал и ( 1;;: гсацн 1 его преобразуют составляющие измеряемого электрического ноля в тороидальные, трубки магнитного потока, оси каждой из которых пересекаются с осью соответствующего злектр(Л1иого пучка, перпендикулярно к ней и к оси соответствующей цилиндрической трубки магнитного потока, а плоскость каждого из тороидов перненд1:кулярна 5 оси соответстпjToiup.ro электронного пучка, и судят о напряженности составляющих электрического поля по отклонению электронного пучка в плоскости, проходящей черет ось соответ- Q ствуюи1их трубки М 1гнитного Потока и неотклоненного зле :тронного пучка, определяемому путем преобразования его в электрический сигнал, интегрирования и фикслции, причем момент g начала интегриров.а}П1я совпадает с моментом начала преобразования составляющих измеряемого электрического поля в тороидапьные iрубки магнитного потока.

12