Способ исследования переменного электрического или магнитного поля Советский патент 1947 года по МПК G01R33/02 G01R29/08 

Настоящее изобретение касается способа исследования переменного электрического или магнитного поля путем введения в исследуемые точки поля диэлектрических или соответственно металлических частиц или зондов.

Предлагаемый способ существенно отличается от известных способов подобного исследования. Сущность его состоит в том, что потенциал или напряженность данной точки поля определяется по изменению емкости или индуктивности исследуемой системы, которое возникает при введении зонда (металлического шарика, короткозамкнутого витка или щарика из диэлектрика) в данную точку поля. Об изменении емкости или индуктивности судят по изменению частоты высокочастотного генератора, в колебательный контур которого включена исследуемая система.

Предлагаемый способ дает возможность определять конфигурацию поля при любых значениях интенсивности поля, производить исследование в весьма широком диапазоне частот и при очень малых искажениях исследуемого поля и позволяет определять не только качественную картину исследуемого поля, но допускает количественный анализ поля различных реальных электрических систем. Определение изменения частоты высокочастотного генератора, в колебательный контур которого включен исследуемый объект, может производиться, например, с помощью известного метода вторичных нулевых биений.

Изложенное поясняется чертежом, на фиг. 1 которого показана электрическая схема устройства, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ исследования, а на фиг. 2 и 3 - экспериментальные графические изображения распределения силовых и эквипотенциальных линий двух разных электрических систем (разрядник и соленоид), полученные по методу вторичных нулевых биений.

На фиг. 1 показано: /-кварцевый генератор, 2-стабильный генератор с плавным изменением и точной регулировкой частоты, 3- исследуемый объект, включенный в колебательный контур стабильного генератора, #-зонд для исследования поля, 5-смеситель частот, 6-детектор и второй смеситель частот, 7-генератор низкой частоты (- 1000 Hz), 8 -прибор для слухового контроля вторичных биений.

Представленная схема особенно удобна для исследования переменного электрического или магнитного поля, конденсаторов емкости или катушек индуктивности.

Частота кварцевого генератора и диапазон частот стабильного генератора выбираются в таком соотношении, чтобы имелась возможность получить биения этих частот.

Исследуемый объект подключается к стабильному генератору таким образом (последовательно или параллельно колебательному контуру), чтобы малые изменения емкости или индуктивности исследуемого объекта, возникаюш,ие при перемещении зонда, вызывали соответствующие изменения частоты генератора.

Биения между частотой кварцевого генератора и частотой стабильного генератора (на основной частоте или на обертонах) после детектирования сравниваются с частотой генератора иизкой частоты ( 1000 Hz). Получающиеся в результате смешения вторичные биения контролируются с помощью телефона. После введения зонда в поле исследуемого объекта настраивают стабильный генератор таким образом, чтобы получились вторичные нулевые биения. Передвигая зонд в том или ином направлении, получают изменение вторичных биений или поддерживают их неизменными (сохраняются нулевые вторичные биения).

Геометрические места точек поля, в которых перемещение зонда не вызывает изменения вторичных биений (нулевые бнения), соответствуют эквипотенциальным или силовым линиям электрического или магнитного поля. Для исследования переменного электрического поля могут применяться следующие зонды: незаземленный металлический шарик или шарик из диэлектрика (силовые линии), заземленный металлический шарик (эквипотенциальные линии). Для исследования переменного магнитного поля могут применяться незаземленный металлический шарик или короткозамкйутый виток малого диаметра (силовые линии).

Размеры шариков и витков могут изменяться в зависимости от геометрических размеров исследуемого объекта и частоты переменного поля.

Практические размеры зондов могут быть следующие: диаметр шарика от 1 до 4 мм, диаметр витка- от 2 до 5 мм. В качестве материала для шариков из диэлектрика могут применяться любые электроизоляционные материалы.

Зонды закрепляются на концах тонких изоляционных стержней. В качестве таких стержней могут применяться стеклянные трубки диаметром от 10 до 20 мм с оттянутыми концами диаметром IVa-2 .«л. Длина трубок выбирается в зависимости от исследуемого объекта.

Для удобства измерения трубки закрепляются на подвижном шарнире в соответствующем штативе.

Область применения предлагаемого способа весьма обширна. С помощью этого способа имеется возможность производить экспериментальное исследование nepeMeriHbix электрических и магнитных полей в различных системах с сосредоточенными и распределенными электрическими постоянными.

Наиболее удобно применять данный способ: 1) при исследовании и конструировании отдельных элементов электрических схем (катушек ичдуктивностей, конденсаторов емкости, переключателей, электронных ламп и пр.), 2) в случае исследования вопросов экранировки, термокомпенсации схем и деталей, распределения полей вокруг диэлектриков (изоляторов), при исследовании излучающих систем, кабелей, различных симметричных систем, при исследовании аппаратуры электрорадиотерапии и т. д.

Графическое изображение эквипотенциальных линий переменного электрического поля по фиг. 2 заснято на частоте 3 mHz; точки эквипотенциальных линий определялись с помощью заземленного металлического шарика диаметром 1 мм. Изображение переменного электромагнитного ПОЛЯ по фиг. 3 производилось на той же частоте; здесь жирными линиями показаны силовые линии магнитного поля, точки которого определялись с помощью изолированного от земли короткозамкнутого витка диаметром 4 мм, сделанного из медного провода диаметром 0,4 мм; пунктиром показаны эквипотенциальные линии электрического поля, точки которого определены с помощью заземленного металлического шарика диаметром 1 мм; сплогвными тонкими линиями показано расположение силовых линий переменного электрического поля (буквой Э обозначен заземленный экрач), графически построенного по эквипотенциальным линиям.

Предмет изобретения 1. Способ исследования переменного электрического или магнитного поля путем введения в исследуемые точки поля диэлектрических или, соответственно, металлических частиц или зондов, отличающийся тем, что потенциал или напряженность данной точки поля определяют по происходящему при введении указанных частиц или зондов изменению емкости или индуктивности контура, .в состав которого входят приборы, содержащие исследуемое поле.

2. Прием выполнения способа по п. 1, состоящий в том, что об изменениях емкости или индуктивности контура судят по изменениям частоты высокочастотного генератора, в схему которого включен этот контур.

ьи

Фиг. 1

-T-i