Устройство для измерения одной компоненты вектора напряженности электрического поля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОДНОЙ КОМПОНЕНТЫ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащее прозрачную диэлектрическую пластину, на одну сторону которой нанесен экранируюпшй электрод с отверстием , а на другой стороне соосно отверстию расположен измерительный электрод, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет устранения влияния электрических зарядов на поверх ности диэлектрика, в него введена проводящая сетка, закрепленная на экранирующем j. электроде, йлощадь которой равна половине площади отверстия , а измерительный электрод выполнен в йиде двух равных частей, размещенных tMNwreTpil4H6 отнЪсительно диаметра отверстия, совпадающего с границей сетки, и подключенных к дам дифференциального усилителя. (Л sJ сл 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1117540 А

3(51) G 0 1 R 29/12

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3541740/18-21 (22) 19.01.83 (46) 07,10.84. Вюл.Р 37 (72) A.Ä.Суханов, Ю.В.Тихомиров и С.В.Сидоров (71) Московский институт инженеров гражданской авиации (53) 621.317(088.8) (56) 1. Шваб A. Измерения на высоком напряжении. М., Энергия, 1973, с.125-136.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 691786, кл, G 01 R 29/12, 01.02.78 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОДНОЙ КОМПОНЕНТЫ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащее прозрачную диэлектрическую пластину, на одну сторону которой нанесен экранирующий электрод с отверстием, а на другой стороне соосно отверстию расположен измерительный электрод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьпаения точности измерений за счет устранения влияния электрических зарядов на поверхности диэлектрика, в него введена проводящая сетка, закрепленная на экранирующем . электроде, йлощадь которой равна половине площади отверстия, а измерительный электрод выполнен в виде двух равных частей, размещенных иммеурцчно относительно диаметра отверстия, совпадающего с границей сетки, и подключенных к вхо-ж дам диФФеренциального усилителя.

1117540

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоватьск для измерения напряженности электрического поля атмосферы.

Известны устройства для электростатических измерений, основанные на явлении электростатической индукции.

Чувствительным элементом в этих уст-. ройствах является проводящий электрод, помещенный в исследуемую область поля (1 J.

Недостатком этих устройств является низкая точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения одной компоненты вектора напряженности электрического поля, содержащее проз- 15 рачную диэлектрическую пластину, на одну сторону которой нанесен экранирующий электрод с отверстием, а на другой стороне соосно отверстию расположен измерительный электрод(2). 2Р недостатком известного устройства является низкая точность, так как при измерении стационарных или медленно меняющихся полей ошибку в измерения вносят заряды,появляющиеся на поверх- . 5 ности диэлектрика. Заряды на диэлектрике могут возникать при осаждении из внешней среды, при инжекции с электродов или при коронировании послед них в сильных полях, при механическихЗО воздействиях на диэлектриках за счет пьезо- и трибоэлектрических явлений, а также по ряду других причин. Электрическое поле от этих зарядов дей-ствует на измерительный электрод таким же образом, как и внешнее исследуемое поле, Известное устройство не позволяет отделить сигнал, создаваемый внешним полем,,от сигнала,по рождаемого полем зарядов на диэлектрике. Погрешность, вносимая заряда- 4О ми на диэлектрике, определяется соотношением величин поля зарядов и измеряемого поля. Приобретенные заряды удерживаются на диэлектрике длительНое время. Величина их во времени непостоянна, может меняться B широких пределах и в известном устройстве не контролируется, Поэтому ошибка при измерениях известным устройством может оказаться непредви- .39 денно большой.

Цель изобретения — повышение точ- . ности измерений за счет устранения влияния электрических зарядов на поверхности диэлектрика.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения одной компоненты вектора напряженности электрического поля, содержащее прозрачную диэлектрическую пластину, на одну сторону которой на- ОО несен экранирующий электрод с отверстием, а на другой стороне coocHG отверстию расположен измерительный электрод, введена проводящая сеъка, закрепленная на экранирующем элект Я роде, площадь которой равна половине площади отверстия, B измерительный электрод выполнен в виде двух равных частей, размещенных симметрично относительно диаметра отверстия, совпадающего с границей сетки, и подключенных к входам дифференци— ального усилителя.

На фиг.1 изображено устройство для измерения одной компоненты напряженности электрического поля; на фиг.2 — приведены экспериментальные кривые эффективности экранирования сеткой электрического поля в зависимости от расстояния до сетки.

Устройство содержит прозрачную диэлектрическую пластину 1, на которую нанесен экранирующий электрод 2, соединенный с проводящей (экранной) сеткой 3, которая закрывает половину отверстия 4. На противоположной стороне прозрачной диэлектрической пластины 1 сооосно отверстию 4 нанесен измерительный электрод 5, состоящий из двух одинаковых частей, которые расположены симметрично относительно диаметра отверстия 4, совпадающего с границей сетки 3. Обе части измерительного электрода 5 присоединены к входам дифференциального усилителя 6.

Устройство работает следующим рбразом.

На вычитающий (инвертирующий) вход дифференциального усилителя 6.. поступает сигнал от той части измерительного электрода 5, которая расположена за экранной сеткой 3. Этот си-. гнал обусловлен зарядами на диэлектрике. На суммирующий вход усилителя 6 поступает сигнал от другой части измерительного электрода 5, обусловленный как зарядами на диэлектрике, так и воздействием внешнего электрического поля. В усилителе 6 происходит алгебраическое вычитание сигналов, и на выходе его образуется сигнал, пропорциональный действительному значению измеряемой величины — нормальной составляющей вектора напряженности электрического поля, Экспериментальные кривые 7 и 8 (фиг.2) показывают ослабление поля за сеткой в зависимости от расстояния до нее. Кривая 7 приведена для одномерной сетки, выполненной из тонких параллельных проволок и имеющей соотношение d a=0, 025, где 8— диаметр проволок, a — расстояние между ними. Кривая 8 представлена для двухмерной сетки с тем же соотношением d/a =0,025, где с - a данном случае длина стороны квадратной ячейки . Из приведенных графиков следует, что даже очень редкая сетка, выполненная из тонкой проволоки, значительно экранирует электростатическое поле на расстоянии от

1117540 аз

Ф

Фиг.2

Составитель Е.Плужникова

Редактор Н.Бобкова Техред С.Мигунова Корректор A. Т ясно

Заказ 7212/28 Тираж 710 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., да4/5

Филиал ППП Патент . ., г.ужгород, ул.Проектная,4 сетки, равном { 4-5)ч, Так одномерная сетка уменьшает проникающее поле на 85%, а двухмерная — до 95Ъ.

Причем столь редкая сетка не создает заметных препятствий для однородной электризации диэлектрика. Использо.вание менее проницаемых сеток с большим отношением d/a увеличивает эффективность экранирования. Размер сетки, ее конфигурацию и удаление от диэлектрической пластины определяют в каждом конкретном случае, исходя . из постановки задачи.При оптимальном выборе параметров экранной сетки погрешность измерений не превышает 5%.

Предлагаемая конструкция измерительного электрода, а также использование экранной сетки и дифференциального усилителя позволяют уменьшить погрешность, обусловленную влиянием электростатических зарядов на диэлектрике, и, следовательно, повысить достоверность результатов измерения.

Устройство можно использовать для измерения электрических параметров атмосферы в грозовых облаках и летательных аппаратов,где используются значительно более сложные и дорогостоящие устройства - динамические флюксометры.