Способ измерения электрического потенциала и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01R29/24 

чи

fe

00

GJ 00

О СЛ

СО

Изобретение относится к измерению электрического потенциала.

Электрод помещен внутрь изолирующей структуры, которая окружена электропроводящей клетью. Зарядная плотность внутри изолирующей структуры меняется. Заряд, поступающий на электрод или уходящий от него, измеряется после изменения плотности заряда. Плотность заряда изменяется при изменении объема изолирующей структуры.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, измеряющее потенциал,

Устройство состоит из уплотненной оболочки 1, ограничивающей внутреннее пространство, которое герметично отделено от атмосферы. Экранирующее электрическое воздействие средство (2), подобное клети Фарадея, окружает уплотненную оболочку 1, обеспечивал электроэкрзнировз- ние от воздействия электрических полей в окружающей атмосфере. Электрод 3 размещен внутри оболочки 1 и предназначен для восприятия электрического потенциала. Измерительное средство 4 измеряют ток между клетью 2 и электродом 3.

Средство 5 с принадлежащим ему поршнем 6 изменяет плотность пространственного заряда. Оболочка 1 включает в себя гибкую обшивку 7, которая покрывает внутреннюю поверхность клети 2 и внешнюю поверхность поршня 6..

Электрод 3 помещен внутри объема, ограниченного обшивкой 7.

Измеряющее потенциал4 средство 4 включает в себя разностную усилительную схему 8, которая соединена с электродом 3 и клетью 2. Измеритель или другое отображающее средство 9 соединено с дифференциальной схемой 8, чтобы создать условия визуального наблюдения изменений измеряемого потенциала. Когда поршень 6 двигается внутрь, растягивая обшивку, внутренний объем сокращается, что влечет повышение плотности заряда. Когда поршень выдвигают, внутренний объем увеличивается и уменьшается зарядная плотность. Изменения зарядной плотности вызывают соответственные изменения разности потенциалов между электродом 3 и клетью 2 Фарадея. Разность потенциалов в вольтах вычисляется по формуле:

кя:

где р плотность пространственного заряда;-. :..

к - проницаемость; AV-изменение объема, ....

К - постоянная, которая характеризует геометрию оболочки и электрода.

Первоначально плотность пространственного заряда и потенциал на электроде 3 и клети 2 Фарадея находятся в равновесии. Если бы электрод 3 имел потенциал абсолютного нуля, то нулевой была бы плотность пространственного заряда. Однако когда первоначально электрод 3 и клеть 2 Фарадея находятся под потенциалом грунтовой земли, зарядная плотность внутри замкнутого объема не равна нулю. Зная изменение объема можно экспериментально определить К для конкретной геометрии оболочки и электрода.

Калибрование измеряющего абсолютный потенциал, устройства можно выполнить с помощью известного источника напряжения, способного создавать напряжения двух или более различных напряжений относительно грунтового заземления.

Эти напряжения поочередно подают на внешний проводящий экран или клеть 2 этого устройства. Разница выходного сигнала, регистрируемая измерительной схемой, экстраполируется до точки, в которой ожидается нулевой выход, т.е. нулевому зарядному распределению внутри исследуемого объема может оказаться необходимым отрегулировать смещающее напряжение.на входе предусилителя, чтобы компенсировать

ошибки, порождаемые несходными компонентами, обладающими различными рабочими функциями. Нулевая точка усилителя со связью по переменному току может быть настроена закорочением входа предусилителя.

Показанная потенциалов можно получать либо в форме разности от некоторого эталона, подобного грунтовой земле, либо в виде абсолютных величин относительно выхода, который будет показывать нуль без зарядного перераспределения внутри проводника.

Формула изобретения ч. Способ измерения электрического потенциала, включающий измерение разности потенциалов или тока между электродом, который находится в полости объема окружающего его проводящего экрана и проводящим экраном, отличающийся тем, что объем полости между электродом и проводящим экраном изменяют, а измерение разности потенциалов или тока производят непосредственно после изменения объема полости между электродом и проводящим экраном.. 2. Устройство для измерения электрического потенциала, содержащее электрод, размещенный в полости объема проводящего экрана, и электрометр, входы которого

51838795 6

подключены к электроду и проводящему эк- тем, что проводящий экран выполнен герме- рану соответственно, отличающееся тичным.