Устройство для измерения напряженности переменного электрического поля Советский патент 1983 года по МПК G01R29/08 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в электроразведке для исследования СВОЙСТВ горных пород и поиска полезных ископаемых, в экспериментальной электродинамике для измерения, составляющих низкочастотного электрического поля в проводящих и диэлектрических средах, в метрологии для создания образцовых средств измерения низкочастотных и яифранизкочастотных переменных электрических полей.

Известны устройства для измерения напряженности переменного эЛeктJpичвc- кого поля,содержащие тороидальную ка- . тушку индуктивности, подключенную ко входу усилителя Iкатушка индуктивности выполнена на магнитопроводе с высокой магнитной .проницаемостью и представляет собой одновйтковый трансформатор) , к выходу усилителя подключен регистратор 1 3Согласование обмотки катушки индуктивности требует применения в известном устройстве усилителя S высоким входным сопротивлением, т.е. применения режима холостого хода одновиткового трансформатора. Это вызывает дифференцирование выходного сигнала датчика, а, следовательно, зависимость ЭДС обмотки от частоты измеряемого поля. Возникающие при этом фазовая и амплитудная погрешности не позволяют получить на выходе устройства неискаженный спектр воздействующего сигнала. При низкой и инфракрасной частоте измеряемого поля чувствительность устройства резко падает

10 (пропорционально частоте). Таким образом, недостатками известных устройств являются низкие точность и чувствительность и ограниченный диапазон измерений в области низких

15 и инфранизких частот.

Цель изобретения - повышение точности , чувствительности и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем,

20 что устройство для измерения напряженности переменного электрического поля, содержащее одновйтковый трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключена к входу усилителя,

25 и регистратор, снабжено генератором переменного напряжения и демодулятором, а магнитопровод .трансформатора выполнен с продольным пазом и снабжен дополнительными тремя обмот30ками, подключенными к генератору.

при этом две обмотки выполнены одинаковыми и нанесены на участки магнитопровода, разделенные пазом, а ре гистратор подключен к усилителю через демодулятор.

На чертеже представлена схема устройства для измерения напряженности переменного электрического поля,

Устройство для измерения напря енности переменного электрического поля содержит одновитковый трансферматор 1, выполненный на магнитопроводе 2, имеющем продольный паз 3.; , Вторичная обмотка 4 подключена к входу усилителя 5. Две равные обмотки 6 и 7 выполнены на -участках магнитопровода 2, разделенных пазом 3, и подключены к генератору 8 переменного напряжения. Обмотка 9 магнитопровода 2 также подключена к генератору В.Выход усилителя 5 через демодулятор 10 подключен к регистратору 11.

Устройство работает следуюидам образом.

Измеряемое электрическое пола вызывает протекание в среде, а которую помещен трансформатор 1, переменного электрического тока, например тока проводимости в проводящей среде. Этот ток создает в магнитопроводе 2 переменное магнитное поле. Через обмотку 9 протекает ток генератора 8, который создает в магнитопроводе 2 магнитное поле накачки. Оба указанных поля в магнитопроводе 2 взаимодействуют друг с другом таким образом, что происходит их суперпозиция, т.е. алгебраическое сложение мгновенных значений. Через обмотки бис, выполненные на участках магнитопровода 2, разделенных пазом 3, протекает однополупериодный ток генератора 8, создающий на, этих участках равные и встречно наг-., правленные большие магнитные поля, изменяющиеся синхронно с частотой генератора 8. Поэтому ЭДС в обмотке 4 индуцируется только в один полупериод напряжения генератора 8, например в отрицательный, за счет модуляции магнитного сопротивления магнитопровода 2 токами обмоток 6 и 7.На усилитель 5 поступает напряжение, пропорциональное изменению суммарного магнитного поля в магнитопроводе гизменяющемуся :с частотой генератора 8. В демодуляторе 10 осуществляется детектирование выходного напряжения усилителя 5, т.е. выделение напряжения, соответствующего информативному сигналу. На регистратор 11

поступает, сигнал, соответствующий неискаженной форме тока, протекающего через отверстие магнитопровода 2.

По сравнению с известньми прибора ми в предложенном осуществление в t магнитопроводе трансформатора тока суперпозиции магнитных полей, создаваемых током измеряемого электрического поля и генератором переменного напряжения, создание в участках магнитопровода, разделенных пазом, равных и противоположно направленных коммутирующих магнитных полей, изменяющихся с частотой генератора, осуществление .однополупериодной коммутации магнитного сопротивления магнитопровода трансформатора с частотой генератора и модуляция магнитного поля генератора переменного напряжения по амплитуде магнитным полем измеряемого сигнгша, исключение зависимости ЭДС вторичной обмотки трансформатора от частоты измеряемого сигнала и увеличение ее гилплитуды, исключение фа зовой погрещности и обеспечение передачи на регистратор неискс1женного спектра воздействующего сигнала - все это позволяет повысить точность, чувствительность (на дватри порядка и расширить диапазон измерений в сторону низких частот до постоянного тока.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности переменного электрического поля, содержащее одновитковый трансформатор тока, вторичная обмотка которого подключена к входу усилителя, и регистратор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и расширения диапазона измерений,, оно снабжено генератором переменного напряжения и демодуляторомг а. магнитопровод трансформатора выполнен с продольным пазом и снабжен дополнительными тремя обмотками, подключенными к генератору, при этом даве обмотки выполнены одинаковыми и нанесены на участки магиитопровода, разделенные пазом, а регистратор подключен к усилителю через демодулятор.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР W 317003, кл.С 01 R 29/08, 1970 (прототип).