Ротационный преобразователь электрического поля атмосферы в переменный ток Советский патент 1977 года по МПК G01W1/16 

1

Изобретение относится к области геофизического ириборостроения, к разделу аппаратуры для измерения элементов атмосферного электричества.

Устройства для преобразования электрического ПОЛЯ в переменный ток используются в электростатических флюксметрах, применяемых для измерения напряженности электрического поля атмосферы как на сети Гидрометеослужбы СССР, так и при выполнении научно-исследовательских работ.

Известные ротационные преобразователи 1, 2 являются электростатическими генераторами, вырабатывающими переменный ток, амплитуда im которого пропорциональна мгновенному значению электрического поля Е в диапазоне частот О-frp, где /гр - граничная частота, определяемая параметрами генератора.

Коэффициентом К преобразования преобразователя Является отношение im/E.

Особенностью таких преобразователей является их плоская частотная характеристика в диапазоне частот О-/гр- Это достоинство превращается в недостаток, когда требуется получить спектральные характеристики Е на частотах f, больших чаСтоты fa, причем /гр- Как правило, в спектре электрического поля Е атмосферы присутствует большая по2

стоянная составляющая о, а значение амплитуд Е в спектре убывает с ростом /. Основной вклад в Е вносят колебания с ,015 Гц. Выделение более высокочастотных составляющих по записям Е, выполненным с помощью электростатических флюксметров, затруднительно из-за малости их амплитуд. Существенные способы преодоления этой трудности основаны на полной илп частичной фильтрации

Е и заключаются во введении в измерительное устройство электростатического флюксметра (Обычно усилитель переменного тока обратной связи с включением в ее цепь инерционного звена).

Наиболее близким по те.хнической сущности к предлагаемому изобретению является ротационный преобразователь электростатического флюксметра 3, состоящий из измерительной пластины, окружающего ее выравниБающего кольца и вращающейся экранной пластины. Этот пребразователь обладает указанными выше свойствами. Его коэффициент пребразования не зависит от частоты колебаний электрического поля в диапазоне О-15 Гц.

Следовательно, измерение слабы.х составляющих электрпческого поля атмосферы в диапазоне 0,1 - 10 Гц с использованием этого типа преобразователя невозможно или затруднительно, поскольку основной вклад в

электрическое поле атмосферы вносится -со(ставляющими, имеющими частоту ниже 0,015 Гц. Целью изобретения является обеспечение возмол ности измерения переменной части электрического поля атмосферы с помощью электростатического флюксметра путем ИСпользования преобразователя с коэффициентом преобразования, зависящим от частоты. Это достигается тем, что в .предлагаемом преобразователе над измерительной и экранной пластинами устанавливается на изоляторах металлическая пластина (дополнительный экран), который соединяется с корпусом преобразователя через инерционное звено RC. Дополнительный экран экранирует преобразователь от внешнего электрического поля Е. Электрическое пол1е в простанстве между дополнительным экраном и измерительной Пv acтинo i будет ослабленным на иизких частотах ПО 1сравнению с электрическим полем, существующим в атмосфере. Таким образом, экран становится прозрачный для колебаний электрического поля с частотами выше /кПредлагаемое устройство представлено на чертеже, где 1 - измерительная пластина, 2 - выравнивающее кольцо, 3 - вращающаяся экранная пластина, 4 - дополнительный экран. Устройство работает следующим образом. Преобразователь с дополнительной экранной пластиной размещают на поверхности земли или устанавливают на каком-либо предмете на открытом воздухе. Корпус (на чертеже не показан) преобразователя заземляют. Электрическое поле атмосферы индуцирует на донолнительной экранной пластине электрический потенциал U относительно земли. Благодаря соединению дополнительной экранной пластины € корпусом через инерционное звено RC, имеющее инерцию т, индуцируемый потенциал U(f) пропорционален напряженности E(f) электрического поля у noBepXiS-joсти пластины выше частоты fe. Ниже этой частоты связь между E(f) и U(f) частотно зависима, причем коэффициент пропорциональности между U(f) и E(f) на заданной частоте уменьшаются с уменьшением /. В пространстве между дополнительной экранной пластиной и измерительной пластиной создается электрическое иоле EI с иным спектром, чем поле в пространстве: Р tf -27tg(/)T/ N/l + (2.A)a Напряженность Ei(f) электрического поля преобразуется в переменный ток, амплитуда которого пропорциональна Ei(f) в диапазоне частот О-/грТаким образом, исследование электрических полей атмосферы осуществляется прямым способом, т. е. с помощью электростатического флюксметра. Формула изобретения Ротационный преобразователь электрического поля атмосферы в переменный ток, содержащий корпус, измерительную и вращающуюся экранную пластиды, отличающийс я тем, ЧТО, с целью создания возможности измерений переменной составляющей электрического поля, он снабжен установленной на изоляторах над измерительной и экранной пластинами металлической пластиной, соединенной через инерционное КС-звено с корпусом преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Галмерс Дж. А. Атмосферное электричество, ГИМИЗ, 1974, с. 62. 2.Evans W. П., Peck R. L. Diferential mill for measuring electric fields and condustivities in thunderelonds «Puru and Apple Geopnus, 1970, 80, № 3, 359-370. 3.Имяяитов И. М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, ГТТИ, 1957, с. 38 - прототип.

Т О

С.

К усилителя