Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля по трем ортогональным направлениям Советский патент 1989 года по МПК G01R29/12 

Фиг.1

3 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих напряженности импульсньгх электрических полей по трем ортогональным направлениям.

Цель изобретения - повьппение точности измерения амплитуды однократных электрических полей.

На фиг. 1 схематично представлен один из трех идентичных каналов устройства для измерения напряженности импульсного электрического поля по .трем ортогональным направлениям; на фиг. 2 - график, поясняющий работу устройства.

Устройство содержит измерительный преобразователь, выполненный в виде металлической сферы 1, покрытой слоем диэлектрика 2, на который нанесена металлическая оболочка 3, разделенная на шесть одинаковых частей, каждая из которых вьтолнена в виде концентрично расположенных, изолированных друг от друга колец. Каждое из колец через соответствующую линию задержки А и ключ 5 подсоединено к одному из дифференциальных входов согласующего блока 6, к другому входу которого аналогично подключены кольца оболочки, центры которых лежат на одной оси ортогональной системы координат с началом в центре металлической сферы. Согласующий блок 6 нодключен к аналого-цифровому преобразователю 7, выход которого подсоединен к блоку памяти 8. Центральные части металлической оболочки 3, лежащие на одной оси ортогональной системы координат, подсоединены ко входам компаратора 9, причем между одним из входов и металлической сферой 1 подключена емкость 10, а выход его подключен к управляющим входам ключа 11 и аналого-цифрового преобразователя 7. Генератор 12 подключен через KXD04 1 1 ко входу распределителя 13, выходы которого подсоединены к цепям управления ключей 5.

Устройство работает следующим образом.

Измерительный преобразователь помещают в зону дей ствия импульсного электрического поля. Поскольку измерительный преобразователь представляет собой группу емкостных преобразователей, первым и общим электро4

дом которых является металлическая сфера 1, вторыми электродами концентрично расположенные изолированные друг от друга кольца металлической оболочки 3, а между электродами расположен слой 2 диэлектрика, то при помещении измерительного преобразователя в измеряемое поле на электро- дах емкостных преобразователей возникает разность потенциалов, которая и является мерой измеряемого поля. Сигналы, повторяющие по форме и соответствующие величине воздейству- ющего электрического поля, поступают от центральных частей металлических оболочек 3 измерительного преобразователя на вход компаратора 9. За. счет включения на одном из входов компаратора емкости 10 напряжение

на нем будет запаздывать относительно изменения напряжения на другом входе. На фиг. 2 а представлены временные зависимости изменения сигна- лов на входах компаратора 9. При достижении максимума измеренного сигнала напряжения на входах сравняются и на выходе компаратора 9 (фиг. 26) фермируется сигнал, который, посту- пая на цепи управления ключа 11, от- крьюает его и серия импульсов от генератора 12, работающего в непрерывном режиме, через ключ 11 поступает на вход распределителя 13, который управляет моментом включения ключей 5.

Одновременно с каждого кольца металлической оболочки 3, представляющего емкостный измерительный пре образователь, сигналы поступают на входы широкополосных линий задержек 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, величина задержек которых неодинакова и последовательно увеличивается с ростом порядкового номера линии задержки. Минимальная величина задержки осуществлена в 4-1 и равна времени, необходимому для срабатывания компаратора 9, ключа 11, распределителя 13, и составляет порядка 25 - 35 не.

Включение ключей 5, управляемых, распределителем 12, происходит в момент появления на выходах линий задержки измеряемого сигнала

Таким образом, на входы согласующего блока 6 подается сигнал, максимальное значение которого пропорционально напряженности измеряемого импульсного электрическот о поля.

На фиг. 2в представлены временные зависимости на входе распределителя 13; на фиг, 2г - временные зависимости на каждом из выходов распредели- т,еля 13. Сигналы, поступающие на входы согласующего блока 6, имеют вид, представленный на фиг. 2д.

Поддержание максимального значения измеренного сигнала на выходе согласующего блока 6 в течение 20 не позволяет произвести перевод измеренного сигнала в цифровой код при помощи аналого-цифрового преобразователя 7, управляемого сигналом компара- тора 9.

Подключение аналого-цифрового преобразователя 7 к блоку памяти 8 позволяет произвести регистрацию измеренного сигнала.

Устройство позволяет повысить точность измерения напряженности импульсного электрического поля с фронтом в единицы наносекунд.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля по трем ортогональным направле- ниям, содержащее измерительный преобразователь , выполненный в ввде металлической сферы, покрытой слоем диэлектрика, на который нанесена металлическая оболочка, разделенная на шесть одинаковых по форме изолированных одна от другой частей, расположенных симметрично по осям ортогональной системы координат с центром, совпадающим с центром металлической сферы, а также блок индикации, о т

Q 5

0

5

О Q

5

целью повышения точности измерения амплитуды напряженности однократ1-ъгх импульсных электрических полей, части металлической оболочки выполнены в виде концентрично расположенных колец, блок индикации вьтолнен в виде последовательно соединенных согласующего блока, аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, а также введены компаратор, емкость, первый ключ, генератор импульсов, распределитель и последовательные цепо)ики из линии задержки и ключей, число которых равно числу концентрических колец двух частей металлической оболочки, причем каждое кольцо одной части оболочки через после- ловательную цепочку из линии задержки и ключа подключено к одному из дифференциальных входов согласующего блока, к другому входу которого аналогично подключены кольца, центры которых лежат на одной оси ортогональной системы координат, центры частей металлической оболочки, лежащие симметрично на одной оси ортогональной системы координат, соединены с входами компаратора, при этом между одним из входов и металлической сферой включена емкостьj выход компаратора через первый ключ, управляющий вход которого соединен с генератором импульсов, подключен к входу распределителя, выход которого соединен с управляющими входами ключей, соединенных с линиями задержки а выход компаратора соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя о

ю S

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих напряженности импульсных электрических полей по трем ортогональным направлениям. Цель - повышение точности измерения амплитуды однократных импульсных электрических полей - достигается тем, что в устройстве части металлической оболочки 3 выполнены в виде концентрично расположенных колец, каждое из которых через соответствующую линию задержки 4 и ключ 5 подсоединено к дифференциальным входам согласующего блока 6, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю 7. Сущность изобретения состоит в превращении однократного импульсного измеряемого сигнала в квазипоследовательность сдвинутых во времени импульсов, что дает возможность регистрировать измеряемый импульс с фронтом нано- и пикосекундного диапазона в ином масштабе времени при помощи относительно низкочастотных устройств. 2 ил.

Ч

ш

11

Редактор АО Долиния

Составитель В. Куча Техред М.Дидык

Заказ 5900/50

Тираж 714

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор в. Кабаций

Подписное