Индикатор полярности электростатического поля Советский патент 1982 года по МПК G01R29/12 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности для определения полярности электростатических полей, например, при исследовании электризации, профилактике пожаровзрывоопасных ситуаций и др.

Известен индикатор полярности электростатического поля, содержащий преобразователь электростатического поля, выполненный в виде роторного модулятора, усилитель, связанный с входом блока обработки сигнала, блок опорного сигнала, выполненный в виде высокочастотного генератора и индикатор положительной и отрицательной полярности рП.

Недостатком известного индикатора является низкая надежность и чувствительность.

Известен индикатор полярности электростатического поля, содержащий

преобразователь электростатического поля, выполненный в виде роторного модулятора, усилитель, связанный с входом блока обработки сигнала, блок опорного сигнала, выполненный в виде фотоимпульсного преобразователя, и iиндикатор положительной и отрицатель:ной полярности, соединенный с выходом фотоимпуяьсного преобразователя Г21|.

10

Недостатками этого устройства являются низкая надежность и чувствительность. Блок опорного сигнала известного устройства сложен конструктивно, требует точной взаимной

15 установки отдельных элементов и юстировки механических узлов, что снижает надежность работы устройства. Низкая чувствительность известного устройства обусловлена недостатками, присущи20ми способу, положенному в основу определения полярности и. заключающемуся в сравнении амплитуды измеряемого и опорного сигналов, при котором опорный сигнал в зависимости от знака напряженности поля может совпадать с фазой измеряемого сигнала или находиться в противофазе с ним. Вввиду недостаточной чувствительности определение полярности слабых электростатических полей известны устройством не дает желаемого результата. Цель изобретения - повышение надежности индикации и чувствительноети устройства. Поставленная цель достигается тем что в индикатор полярности электроста тического поля, содержащий преобразователь электростатического поля, выполненный в виде ротора, соединенно го с двигателем, и статорной пластины, сочиненной с входом усилителя, блок опорного сигнала и индикатор положительной и отрицательной полярности, дополнительно введены вторая ста торная пластина, второй усилитель, блок совпадения и блок ЗАПРЕТ, при этом ротор преобразователя электроста тического поля выполнен в виде цилиндра с прямоугольными прорезями по образующим, распредели тельными равномерно и диаметрально противоположно, первая статорная пластина преобразователя электростатического поля идентична по форме прорези ротора и расположена внутри ротора параллельно его образующим, вторая статорная пластина, идентичная первой, расположена внутри ротора диаметрально противоположно ей,, вход второго усилителя соединен с второй статорной пластиной, блок опорного сигнала, выполненный в виде источника постоянного напряжений и электрода, который подключен к выходу источника постоянного напряжения и установлен с наружной стороны ротора напротив второй статорной пластину, помещен в экран,, индикатор положитель ной и отрицательной полярности выполнен в виде двух элементов индикации, а выходы усилителей соединены с входами блока совпадения и блока ЗАПРЕТ, причем разрешающий вход блока ЗАПРЕТ связан с выходом второго усилителя, а выходы блока совпадения и блока ЗАПРЕТ соединены с входами элементов индикации положительной и отрицательной полярности соответственно. В качестве блока опорного сигнала может быть использован электрет 1 На фиг. 1 cxeмatичecки изображен индикатор полярности электростатического поля; на фиг. 201 и 5 приведены импульсы заряда ду,цд,, и q. индуцированные на статорных пластинах 3 и k при различном знаке напряжения электростатического поля, соответствующие им двуполярные импульсы тока с и 1, во входных цепях усилителей, импульсы и и Ш напряжения на выходах усилителей и импульсы напряжения на выходе блока ЗАПРЕТ Ug и блока совладения U-j, Индикатор полярности электростатического поля содержит двигатель 1, на валу которого жестко закреплен электрически связанный с землей цилиндрический ротор 2 с прямоугольными прорезями по образующим цилиндра, распределительными равномерно и диаметрально противоположно, статорные пластины 3 и i, идентичные по форме прорезям ротора и установленные внyтp. ротора параллельно его образующим и диаметрально противоположно по отношению друг к другу, усилители 5 и 6, блок 7 совпадения, блок 8 ЗАПРЕТ, индикаторы положительной 9 и отрицательной 10 полярности, источник 11 постоянного напряжения, например положительной полярности, электрод 12, подключенный к выходу источника постоянного напряжения и установленный с наружной стороны цилиндрического ротора против статорной пластины t, и экран 13. В качестве блока опорного сигнала может быть использован электрет. Индикатор полярности электрических зарядов работает следующим образом. При вращении двигателя 1 секторы цилиндрического ротора 2 периодически экранируют статорные пластины 3 и Ц, осуществляя модуляцию электростатического поля EQ, полярность которого необходимо определить, и электрического поля источника 11 постоянного напряжения известной полярности, например положительной. При этом на статорных пластинах 3 и периодически появляются индуцированные заряды, величина которых изменяется во времени в соответствии с фиг. 2. Знак импульсов индуцированных зарядов противоположен полярностям электростатического поля и электрического поля источников, вызвавших эти импульсы. Импульсам индуцированных зарядов соответствуют двуполярные импульсы тока во входных цепях усилителей 5 и 6, Усилители 5 и 6 воспринимают импульсы тока только определенной полярности, в результате на выходе уси лителей появляются импульсы напряжения, не совпадакнцие во времени при различной полярности электростатичес кого поля и электрического поля источника 11 постоянного напряжения -Е и +U (фиг. 2а) и совпадающие во времени при +Ед и -i-U (фиг. .f). Ввиду того, что выход усилителя 6 соединен с разрешающим входом блока ЗАПРЕТ 8, в первом случае (-Е и +U, фиг. 2а) импульс с выхода усилителя пройдет на выход блока ЗАПРЕТ и соот ветственно на вход индикатора 10 отрицательной полярности, при положительной полярности электростатическо го поля +Е,(ФИГ. 25) импульсы напряжения совпадают во времени, поэтому на выходе блока 7 совпадения появляется импульс, воздействующий на вход индикатора 9 положительной полярности. При необходимости регистрации изменения полярности электростатическо го поля в индикаторах Э положительно и 10 отрицательной полярности можно предусмотреть кнопку или контакт Сброс, с помощью которых осущест влять сброс показаний вручную или ав томатически через определенный проме жуток времени, например с помощью ре ле времени, включающегося при приходе первого импульса. Индикатор полярности электростатического поля имеет более простую схему индикации знака поля по сравнению с известными устройствами. В устройстве нет механических узлов, требующих юстировки. В результате изобретение позволяет повысить надежность индикации полярности электростатического поля при относительной простоте устройства. Ввиду того, что процесс детектирования полярности электростатического поля в данном устройстве основан на логическом сравнении си|- налов (при совпадении во времени последовательностей импульсов, полученных в результате модуляции индицируемого электростатического поля и элек трического поля опорного источника по лагают полярность электростатического поля положительной, при несовпадении -отрицательной), результат индикации полярности не зависит от соотношения амплитуд измеряемого и опорного сигналов (фиг. 2аД). Это позволяет определить полярность слабмх электростатических полей, т. е. данное изобретение имеет повышенную чувствительность и расширяет нижнюю границу измеряемого диапазона. Чувствительность устройства определяется параметрами входной электрической цепи усилителя 5 и при использовании элементов электрометрической аппаратуры может быть весьма.высокой, поскольку погрешность, вносимая опорным сигналом не влияет на результат измерения. Предлагаемый индикатор полярности электростатического поля позволяет повысить надежность индикации и чувствительность устройства. Формула изобретения Индикатор полярности электростатического поля, содержащий преобразователь электростатического поля, выполненный в виде ротора, соединенного с двигателем и статорной пластины,соединенный с входом усилителя,блок опорного сигнала и индикатор положительной и отрицательной полярности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности индикации и чувствительности, в него дополнительно введены вторая статорная пластина, второй усилитель, блок совпадения и блок ЗАПРЕТ, при этом ротор преобразователя электростатического поля выполнен в виде цилиндра с прямоугольными прорезями по образующим, распределёнными равномерно и диаметрально противоположно, первая статорная пластина преобразователя электростатического поля идентична по форме прорезям ротора и расположена внутри ротора параллельно его образующим, вторая статорная пластина, идентичная первой, расположена внутри ротора диаметрально противоположно ей, вход второго усилителя соединен с второй статорной пластиной, блок опорного сигнала, выполненный в виде источника постоянного напряжения и электрода, который подключен к выходу источника постоянного напряжения и установлен-с наружней стороны ротора напротив второй статорной пластину, помещен в экран, индикатор положительной и отрицательной полярности выполнен в виде двух элементов индикации, а выходы усилителей соединены со входами блока совпадения и блока ЗАПРЕТ, причем разрешающий вход блока ЗАПРЕТ связан с выходом второго усилителя, а выходы блока совпадения и блока ЗАПРЕТ соединены с входами элементов индикации положительной и отрицательной полярности соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Богуш Е.Г,, Гросс П,Г,, Кравцов Л,И., Павленко Е.С. и Петров 1Q.«A

702718

Измеритель электростатических зарядов ИЭЗ-П. - Измерительная техника, 1978, Н,5, с. 70.

5 2. Абрамян В. К., Авакян В.В., Айрапетян Г.Г, и Бекяшев . Устройства для контроля уровня электризации в аппаратах с двухфазной системой газ-твердые частицы. - Измерительная

10 техника, 19J8 № 5, с, 73 (прототип),

&

qiM,

/

Ео

.l

Л,

f

V