Датчик напряженности электрического поля в проводящей среде Советский патент 1989 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, применяемой для измерения электрической составляющей постоянных или медленно меняющихся электромагнитных полей в морях и океанах

Целью изобретения является увеличение чувствительности измерений.

На фиг. 1 представлен общий вид первичного преобразователя датчика «Напряженности электрического паля; на фиг. 2 - вид по стрелке А на

фиг, 1; на фиг. 3 - электрическая структурная схема датчика напряженности электрического поля.

Первичный преобразователь датчика напряженности электрического поля (фиг. 1) содержит полый диэлектрический корпус 1, приводимый во вращение от внешнего механического привода 2, внешний электрод 3 и внутренние измерительные электроды 4. При-этом внешний электрод 3 установлен неподвижно с внешней стороны

1ч9

4J

3151

диэлектрического корпуса 1, а заданное число внутренних измерительных электродов 4, выполненных в виде изолированных концентрических компланарных плоских колец, установлены на неподвижном диэлектрическом диске 5, На основании диэлектрического корпуса, обращенном к внешнему электроду 3, выполнены контактные отверстия 6; которые расположены на одном диаметре на расстояниях, равных радиусам внутренних измерительных .электродов. Внутри неподвижной оси 7 проходят сигнальные провода 8 от внешнего и внутренних измерительных электродов к усилителям Герметизированные подшипники 9 обеспечивают свободное вращение диэлектрического корпуса 1. Электрические сигналы с внутренних измерительных электродов через усилители 10 подаются на вход сумматора 11..

Датчик напряженности электрического поля работает следующим образом.

От внешнего механического привода 2 приводится во вращение диэлектрический корпус первичного преобразователя датчика напряженности электрического поля. Контактные отверстия 6, вращаясь вместе с диэлектрическим корпусом,, изменяют в электрическом поле свое положение относительно внешнего электрода 3. При этом меняется разность потенциалов между внешним электродом 3 и изолированными друг от друга внутренними измерительными электродами .4, потенциалы которых определяются положением койтактных отверстий 6, что приводит.к. модуляции сигналов, возникающих на внутренних измерительных электродах.

Электрические сигналы с внешнего электрода 3 и внутренних измерительных электродов 4 (фиг. 2) поступают на усилители 10, выходы которых соединены с входом сумматора 11,

Напряжение на выходе сумматора 1 описьюается выражением

п

Ь1

К,и,.

- R jc/R gj( . - коэффициент пе- редачи 1-го сигнала, вход- ного для сумматора; - входной сигнал сумматора по i-му входу, равньй вы727

ходному сигналу 1-го усилителя . При условии

и, - К,и,,, K,Ug,, :

lUftx - 9 ,

(2)

где Up - составляющая выходного напряжения сумматора по одному входу, величина выходного сигнала сумматора определяется как

15

Uebiv п -Up .

(3)

Среднеквадратичное значение шумов на выходе сумматора увеличивается лишь в 1/п раз, поскольку Егумы отдельных измерительных каналов датчика напряженности электрического поля не коррелированы между собой о

Таким образом, отношение сигнал/шум для предлагаемого датчика напряженности электрического поля улучшается по напряжению:

п и

i,Jl .: II- . Гг.. . Vn

(4)

35

40

45

50

или в п раз по мощности по сравнению с тем, что дает первичный измерительный преобразователь напряженности электрического поля с одним внутренним электродом.

Формула изобретения

Датчик напряженности электрического поля в проводящей среде, содержащий блок обработки, первичный преобразователь в виде полого диэлектрического ко рпуса, -соединенного с внешним механическим приводом, и измерительных электродов, при этом внешний измерительный электрод установлен неподвижно с внешней стороны диэлектрического корпуса напротив центра его основания, отличающийся тем, что, с целью уве-, личения чувствительности измерений, заданное число внутренних измерительных Электродов в виде плоских, изолированных друг от друга концентричных колец компланарно установлет но на различных расстояниях от оси вращения на неподвижном диэлектрическом диске внутри диэлектрического

Фие.

Изобретение относится к электроизмерительной технике для исследований в области физической океанологии, к датчику напряженности электрического поля в проводящей среде. Цель изобретения - увеличение чувствительности измерений. Первичный преобразователь датчика напряженности электрического поля выполнен в виде полого диэлектрического корпуса, соединенного с механическим приводом, и внутренних измерительных электродов, соединенных через усилители с сумматором. При этом один внешний электрод установлен неподвижно с внешней стороны корпуса напротив центра его основания, а заданное число внутренних измерительных электродов в виде изолированных друг от друга концентрических компланарных колец установлено на неподвижном диэлектрическом диске внутри диэлектрического корпуса. На основании диэлектрического корпуса со стороны внешнего электрода выполнены контактные отверстия, соответствующие внутренним измерительным электродам. Такая конструкция первичного преобразователя и электрическое построение датчика напряженности электрического поля позволяют в N раз (N - число внутренних электродов) улучшить отношение сигнал/шум по мощности, что позволяет значительно увеличить чувствительность измерений. 2 ил.

В ид А

Фиг. 2

фив.З