Устройство для измерения электростатического потенциала заряженного объекта Советский патент 1992 года по МПК G01R29/12 

rl

to

СП

Изобретение относится к области змерительной техники и может быть спользовано для измерения параметов электростатического заряжения бъектов, в частности человека при го производственной деятельности.

Цель изобретения - повышение точости и расширение функциональных возможностей за счет определения JQ электрической емкости, заряда и потенциальной электрической энергии.

На чертеже представлена эквивалентная схема устройства.

Устройство содержит-контактный J5 электрод 1, подключаемый к заряженному объекту (человеку) 2 с электрической емкостью относительно земли С0 и соединенный с входом электрометра 3. Параллельно входу электро- 20 метра 3 подключены конденсатор 4 и цепочка из последовательно соединенных конденсатора 5 и ключа 6. Потенциальные зажимы конденсаторов А и 5 через коммутатор 7 соединены с зем- 25 лей. Выход электрометра 3 подключен к-входу вычислительного блока 8, выход которого подключен к входу блока 9 индикации.

Устройство работает следующим об- -jo

разом, i

Перед началом измерения конденсаторы 4 и 5 через коммутатор 7 замкнуты на землю и на входе электрометра 3 потенциал равен нулю. Ключ 6 разомкнут и входная емкость устройства Cftx, равна сумме входной емкости электрометра 3 и емкости конденсатора 4. Перед подключением контактного электрода к объекту 2 коммутатор 7 до размыкается. При подключении контактного электрода к объекту 2 .с потенци алом U0 и электрической емкостью С0 на входе электрометра 3 возникает потенциал U, результат измерения 45 которого поступает с выхода электрометра на вход вычислительного блока 8 и запоминается. Затем замыкается

35

а Г II П /СвХ-2,v

Чо C0U0 - U.Cex2tj /Ua- f . (5)

-п ч г тт IT - &х /Секг.,,

-° 5св 1е -(1-и,/иг-с6Х)/сВХ2П1-уйЛ (

ключ 6 и входная емкость увеличивается на ДС Qf за счет подключения до- полнительиого конденсатора 5, потенциал на входе электрометра 3 становится равным Ug и результат его измерения также поступает в вычислительный блок 8, где также запоминается. В блоке 8 производится вычисление емкости С0, потенциала U0, заряда объекта Я 0 и электрической энергии W0 , индикация которых осуществляется блоком 9.

Работа устройства основана на следующем .

При подключении контактного электрода к исследуемому объекту, обладающему на момент измерения электрической емкостью относительно земли С0 и потенциалом U0, электрический заряд объекта перераспределяется между объектом и начальной входной емкостью С6х, измерителя. При этом потенциал

U равным

I на входе измерителя становится

U а Со Cft + G

вх(

(П

При изменении входной емкости до значения С6Хг- С8Х + &Свх условия перераспределения заряда изменяются и потенциал 1„ на входе измерителя становится равным соответственно

U 6 Со

Ч

с0 + с6Ха

(2)

Решение системы уравнений (1) и (2) относительно Uo и С0 позволяет получить выражения для этих величин:

„ 1 -Cftx.i /О&х-г - и, %(3)

vi - и,/и с6х/с6Х4

г 1 С&х,/СбХг ,Дч

г и,Уи2 - 1 ;

а подстановка этих выражений в формулы для заряда и потенциальной электрической энергии дают выражения

На вычисление выражений (3).. ..(6) запрограммирован вычислительный блок 8. Конденсатор 4 не является принципиально необходимым и служит для ста- билизации входной емкости измерителя. При использовании электрометра, имеющего индикацию измеряемого потенциала наличие блоков 8 и 9 также не является необходимым.

По сравнению с известным предлагат емое устройство позволяет повысить точность определения потенциала, а также расширить функциональные возможности за счет получения информа- ции об электрической емкости, заряде и потенциальной электрической энергии заряженного тела человека на моментизмерения. Погрешность измерения при лабораторных испытаниях в диапазоне потенциалов 300-3000 В и емкостей 40-1000 пФ не превышала для потенциала 3%, для остальных параметров 6%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения электростатического потенциала заряженного объекта, содержащее контактный электрод, соединенный с электрометром, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, параллельно входу электрометра включена цепь из последовательно соединенных конденсатора и ключа.