Устройство для измерения напряженности электрического поля Советский патент 1991 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к электроизмеениям, в частности к измерителям напряенности электростатического поля, и может ыть использовано при изучении атмосферного электричества, процессов электризаии и т.п.

Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения механического привода.

На фиг.1 изображено устройство для измерения напряженности электрического поля; на фиг.2 - эпюры напряжений на выходах блока управления.

Устройство содержит чувствительный электрод 1, конденсаторы 2 и 3, ключи 4-9, усилитель 10 постоянного тока, блока 11 управления и электронный вольтметр 12. Конденсатор 2 и параллельно с ним соединенный ключ 7 через ключ 5 соединены с чувствительным электродом 1, а через ключ 6-с входом усилителя 10 постоянного тока, выход которого через ключ 8 соединен с входом электронного вольтметра 12, параллельно которому включены конденсатор 3 и ключ,9. Вход электронного вольтметра 12 соединен также через ключ 4 с чувствительным электродом 1.. Выходы блока 11 управления соединены с управляющими входами ключей 4-9.

Устройство работает следующим образом.

Под действием измеряемого электрического поля на конденсаторе, образованном чувствительным электродом 1 и общей шиной, индуцируется заряд Q е0 ES, где Е- измеряемая напряженность поля; S - площадь электрода 1; е0 - диэлектрическая постоянная. Напряжение на электроде 1 U , где С - емкость электрода 1 относительно общей шины. В исходном состоянии ключи 4, 5, 6 и 8 разомкнуты, а ключи 7 и 9 закнуты. По команде блока 11 управления ключ 7 размыкается, а ключ 5 замыкается. Конденсатор 2 подключается к электроду 1. и часть заряда с последнего переходит на конденсатор 2. Емкость Ci конденсатора 2 удовлетворяет условию Ci С. Тогда величина заряда, перешедшего с электрода 1 на конденсатор 2 равна QCi/C. Напряжение на электроде 1 при указанном соотношении емкостей практически не изменяется. Такое же напряжение устанавливается на конденсаторе 2. Затем ключи 5 и 9 размыкаются, а ключи 6 и 8 замыкаются. Усилитель 10

имеет коэффициент усиления, равный.двум, вследствие чего на конденсаторе 3 устанавливается напряжение 2U. Емкость конденсатора 3 такая же, как и у конденсатора 2,

следовательно, конденсатор 3 запасает заряд, равный 2UCi После этого ключ 8 размыкается, а ключ 4 замыкается. Конденсатор 3 оказывается подключенным к электроду 1, вследствие чего их напряжения

0 уравниваются. При этом на электрод 1 перетекает заряд QCi/C, т.е. такой же величины, как был отобран в начале измерения. Электронный вольтметр 12 измеряет напряжение на выходе усилителя 10, пропор5 циональное величине Е. Цикл измерения заканчивается размыканием ключей 4 и 6 и замыканием ключей 7 и 9, обеспечивающих возврат напряжений на конденсаторах 2 и 3 в исходное нулевое состояние. Ключи 6 и 9

0 не имеют принципиального значения для работы устройства. Ключ 6 позволяет уменьшить влияние входного сопротивления усилителя 10 на разярд конденсатора 2, а ключ 9, обеспечивая разряд конденсатора 3, слу5 жит для защиты усилителя 10.

Таким образом, благодаря восстановлению заряда чувствительного электрода 1, возможно долговременное измерение медленно сменяющихся или постоян0 ных электрических полей без использования механического модулятора. Формула изобретения Устройство для измерения напряженности электрического поля, содержащее

5 чувствительный электрод, электронный вольтметр и первый конденсатор, подключенный между его входом и общей шиной, отличающееся тем, что, с целью упрощения путем исключения механическо0 го привода, в него дополнительно введены распределитель импульсов, усилитель постоянного тока, первый, второй, третий и четвертый ключи и второй конденсатор, соединенный параллельно с первым ключом,

5 первый вывод которого соединен с общей шиной, а второй - с входом усилителя постоянного тока, выход которого через второй ключ соединен с входом электронного вольтметра, при этом чувствительный электрод

0 через третий ключ соединен с входом усилителя постоянного тока и через четвертый ключ с входом электронного вольтметра, а управляющие входы ключей соединены с выходами распределителя импульсов.

55

Фиг. 2

Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к измерителям напряженности электростатического поля, и может быть использовано при изучении атмосферного электричества, процессов электризации и т.п. Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения механического привода. Устройство содержит чувствительный электрод 1, соединенный через ключ 5 с конденсатором 2 и через ключ 4 с конденсатором 3, который через ключ 8 подключен к выходу усилителя 10 постоянного тока с коэффициентом усиления К 2. Конденсаторы 2 и 3 имеют одинаковую емкость, много меньшую емкости электрода 1 относительно общей шины. Усилитель 10 совместно с конденсатором 3 и ключом 4 осуществляют в каждом цикле измерения восстановление заряда на электроде 1, благодаря чему устройство позволяет производить долговременные измерения напряженности электрического поля без использования механического модулятора. Устройство содержит также ключи 6, 9, блок 11 управления и электронный вольтметр 12.2 ил. Os СЛ Ч) Ю ттЛ Os Фиг. /