Устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля по трем ортогональным направлениям

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИ- . ЧЕСКОГО ПОЛЯ ПО ТРЕМ ОРТОГОНАЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ, содержап1ее измерительный преог5разова ель, подключенный к блоку индикации с дифференциальными входами, о т л и ч а ю щ. е - I е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измерительный преобразователь выполнен в виде металлической сферы покрытой слоем диэлектрика, на которой нанесена металлическая оболочка, разделенная на шйсть одинаковых по форме изолиро;ванных друг от друга частей, расположенных симметрично пЬ осям орто-г гональной х:истемы координат с центром , совпадающим с центром металлической сферы, при этом части металлической оболочки, расположенные по одной оси ортогональной системы координат, попарно подключены к дифференциальным входам блока индикации , к общей шине которого подключена металлическая сфера, причем радиус металлической сферы и толщина слоя диэлектрика связаны соотно (Л R шёнием - 10-50, где R- радиус с металлической сферы мм, «1 - толщина слоя диэлектрика, мм. - .

(19) (П) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

М51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ

К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВ ВУ (21 ) 3421190/18-21 (22) 07.04.82 (46) 23.10.83. Бюл. )) 39 (72) A.Â. Борцов, 10.С. Немченко и A.A. Серков (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт . им. В.И. Ленина (53) 621 ° 317.7(088.8) (56). 1. Патент США Р 3662260, кл. 324-72, 1976.

2. Заявка ФРГ )) 2318232 кл. G 01 R 29/08, 1977 (прототип). (54) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРИ.ЧЕСКОГО ПОЛЯ ПО ТРЕМ ОРТОГОНАЛЬНЫМ

НАПРАВЛЕНИЯМ, содержащее измерительный преобразователь, подключенный к блоку индикации с дифференциальными:входами, о т л и ч а ю щ. е— е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, измерительный преобразователь выполнен в виде металлической сферы покрытой слоем диэлектрика, на которой нанесена металлическая оболочка, разделенная на шесть одинаковых по форме изолированных друг от друга частей, расположенных симметрично по осям орто-. гональной системы координат с центром, совпадающим с центром металлической сферы, при этом части металлической оболочки,.расположенные по одной оси ортогональной системы координат, попарно подключены к дифференциальным входам блока индикации,. к общей шине которого подключена металлическая сфера, причем радиус металлической сферы и толщина слоя диэлектрика связаны соотно. R шением - - 10-50, где R - радиус металлической сферы мм, d — толщина слоя диэлектрика,. )еа.

1049833

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения напряженности импульсных электрических полей.

Известно устройство для измерения напряженности импульсного электрического поля.по трем ортогональным компонентам, содержащее измерительный преобразователь, соединенный при помощи кабельной линии передачи с блоком обработки и индикации и 10 выполненный в виде шести металлических стержней, установленных симметрично по осям ортогональной системы координат, закрепленных концами

B шарбобразном держателе, центр 15 которого совпадает с центром ортогональной системы координат j1) .

Устройство позволяет измерять импульсные электрические поля с любой ориентацией вектора напряжен.н .сти, так как каждая пара симмет- ричных стержней измеряет .одну из ортогональных компонент электрического поля.

Недостатком устройства является низкая точность измерения импульсных электрических полей, обусловленная искажением поля вблизи измерительного преобразователя, возникающим вследствие высокой электро-, проводности металлических стержней.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения напряжен,ности электрического поля но трем ортогональным направлениям, содержащее измерительный преобразователь, соединенный с блоком индикации с дифференциальными входами, причем измерительный преобразователь выполнен в виде. конструкции из трех 40 взаимно перпендикулярных дипольных антенн с общим центром, в которой каждая антенна состоит из двух разнесенных половинок диполя, между которыми включен светодиод, интенсив- 45 ность свечения которого пропорциональна соответствующей компонентЕ измеряемого поля. Светодиоды соединены с блоком индикации посредством линии передачи, представляющей собой кабель с размещенными в,нем тремя парами проводников. Сопротивление и распределенная емкость проводников образуют заграждающий фильтр для высокочастотных составляющих индуцируемого в диодах напряжения внешней помехи, Таким образом, сигнал наводки не поступает в блок индикации и, следовательно, не накладывается на полезный сигнал (2J .

Недостатком устройства является 60 низкая точность измерения импульсных электрических поЛей. Это обусловлено тем, что антенны вследствие высокой электропроводности искажают силовые линии измеряемого электричес- 65 кого поля вблизи места установки измерительного преобразователя, в результате чего погрешность измерений может достигать десятков процентов.

Кроме того, при измерении сильных электрических полей на дипольных антеннах измерительного преобразователя возможно возникновение коронного разряда, что значительно снижает точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения . напряженности электрического поля по трем ортогональным направлениям, содержащем измерительный преобразователь, подключенный к блоку индикации с дифференциальными входами, измерительный преобразователь выполнен в виде металлической сферы, покрытой слоем диэлектрика, на который нанесена металлическая оболочка, разделенная на шесть одинаковых по форме изолированных друг от друга частей, расположенных симметрично по осям ортогональной системы координат с центром, совпадающим с центром металлической сферы, при этом части металлической оболочки, расположенные по одной оси ортогональной системы координат, попарно подключены к дифференциальным входам блока индикации, к общей шине которого подключена металлическая сфера, причем радиус металлической сферы и толщина слоя

I диэлектрика связаны соотношением

- - =.10-50, где R - радиус металлиR ческой сферы, мм, d — толщина слоя диэлектрика, мм.

На чертеже представлено устройство для измерения импульсного электрического пбля.

Устройство содержит измерительный преобразователь, выполненный в виде металлической сферы 1 с радиусом R, покрытой слоем 2 диэлектрика, на который нанесена металлическая оболочка 3, разделенная на шесть одинаковых по форме изолированных друг от друга частей, расположенных симметрично по осям ортогональной системы координат с центром, совпадающим с центром металлической сферы 1. Части металлической оболочки 3, расположенные на одной оси ортогональной системы координат, попарно подключены к дифференциальным входам блока индикации (не показан), к общей шине которого подсоединена металлическая сфера 1. Радиус R металлической сферы 1 и толщина d слоя 2 диэлектрика связаны соотношением R = 10-5Г

1049833

ВНИИПИ 3 акаэ. 8410/42 Тираж 710 Подписное

:Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 устройство работает следующим обр азом.

Измерительный преобразователь помещают в зону действия импульсного электрического поля. Поскольку измерительный преобразователь представляет собой группу емкостных преобразователей, первым и общим электродом которых является металлическая сфера 1, вторыми, электродами. - одинаковые по форме и изолированные друг от друга части металлической оболочки 3, а между электродами расположен слой 2 диэлектрика, то при помещении измерительного преобразователя в измеряемое поле на электродах емкостных преобразователей возникает разность потенциалов, которая и является мерой измеряемого поля.

Искажения поля, вызванные конструкцией измерительного преобразовате- ля, не зависят от его геометрических размеров и учитываются при помощи постоянного коэффициента

36 -Г2 arctg (2

10, входящего, в соотношения Ч„ = 10 - E

d д d

Vga10 p E) и V " 10 р Е, где Vg, Vg и Ъз = разности потенциалов, возникающие при дифференциальном включении емкостных преобразователей, расположенных на одной оси ортогональной,. системы координат

Е. ° Еч и E7, - амплитудный компонент вектора напряженности электрического поля;

10 . E — - диэлектрическая проницаемость слоя диэлектрика.

Изобретение позволяет уменьшитьискажения, обусловленные взаимодействием измерительного преобразовате 5 ля и измеряемого поля и, как результат, повысить точность измерения.

В ,При выполнении соотношения о = 10-50, погрешность измерения не превышает 10%.

Кроме того, в устройстве умень- шается вероятность возникновения коронного разряда в приэлектродной области, так как радиус кривизны металлической сферы значительно . больше радиуса кривизны стержней диполя известного устройства, что, в.свою очередь, способствует снижению напряженности электрического поля в приэлектродной области

30 и уменьшению вероятности коронного