Электростатический флюксметр

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК оп G 01 R 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

М ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ г (21 ) 3613877/24-21 (22) 04.07.83 (46) 15.12.84. Вюл. 6 .46 (72) Я.В.Селвикян (71) Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова (53) 621.317.7 (088.8) (56) 1. Имянитов И.М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы. М;, Гостехиздат, 1957, с. 194-207.

2, Патент США. Р 4095221, кл, G 08 В 21/00,опублик. 1978 (прототип). (5 4 ) (57 ) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФЛЮКС,МЕТР, содержащий электростатический генератор, выполненный в виде двух измерительных пластин, соединенных со входами первого дифференциального усилителя, и заземленный экран, ук- . репленный на валу электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в.него введены сумматор, усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, и второй дифференциальный усилитель, причем первый и второй входы сумматора подключены ко входам первого дифференциального усилителя, выход сумматора через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а измерительные пластины д .2 электростатического генератора расположены на разных в соотношении 1:2 Ц высотах от заземленного экрана.

С -;

11295бО

Изобретение относится к измерительной технике,- в частности к измерителям напряженности электростатического поля, и может быть использовано при исследованиях электрических свойств атмосферы в"метеорологии и при исследованиях электростатичес кого заряжения летательных аппаратов в авиации, Известны устройства для измерения напряженности электростатического поля, включающие электростатический генератор, состоящий из неподвижной измерительной пластины и вращающейся экранирующей пластины, заземленной посредством щеток, и 15 усилитель (1$ .

Недостатками этих устройств являются невысокие чувствительность и помехозащищенность.

Наиболее близким к предлагаемому ..является электростатический флюксметр, содержащий электростатический генератор, выполненный в виде двух измерительных пластин, соединенных со входами первого дифференциального усилителя, и заземленный экран, укрепленный на валу электродвигателя. За счет дифференциального метода измерения устройство обладает вы1 сокой .чувствительностью и помехозащищенностью (2J .

Недостатком данного устройства является невысокая точность, обусловленная наличием и изменением в зависимости от условий измерения, а именно при измерениях в сложных метеорологических условиях (при наличии осадков, -повышенной влажности, обледенения и т.п.), контактной разности потенциалов между измерительными пластинами и вращающейся экра- 40 нирующей заземленной пластиной.

Пель изобретения — повышение точности измерений.

ПостаЪленная цель достигается 45 тем, что в электростатический флюксметр, содержащий электростатический генератор, выполненный в виде двух измерительных пластин, соединенных со входами первого дийАеренциального усилителя, и заземленный экран, укрепленный на валу электродвигателя, введены сумматор, усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, и второй дифференциальный усилитель, 55 причем первый и второй входы суммагора подключены ко входам первого дифференциального усилителя, выход сумматора через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а измерительные пластины электрического генератора расположены на раз- 65 ных в соотношении 1:2 высотах от заземленного экрана.

На чертеже представлена функциональная схема электрического флюксметра.

Устройство содержит электростатический генератор 1, выполненный в виде двух измерительных пластин 2 и 3 и заземленного экрана 4, причем измерительные пластины 2 и 3 соединены со входами первого диФференциального усилителя 5 и с входами сумматора б, выход которого через усилитель 7 с коэййициентом усиления, равным трем, соединен с первым входом второго дифференциального усилителя 8, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя 5.

Устройство работает следующим об-. разом.

Сигнал. с первой измерительной пластины 2, равный Ф

I,=2EE 5f E+ — „) э в ю1, (!

1 где E — диэлектрическая постоянная, диэлектрическая проницаемость среды;

S — площадь измерительной пластины; — частота экранирования, И= 2sr — угловая частота экранирования, Š— измеряемая напряженность электрического поля, контактная разность потен-, циалов между измерительной и вращающейся заземленной экранирукндей пластинами;

h — расстояние между измерительной пластиной 2 и заземленным экраном 4, подается на первый вход первого дифференциального усилителя 5, а сигнал со второй сигнальной пластины 3, равный где h = 2h — расстояние между вто2 рой измерительной пластиной 3 и заземленным экраном 4, подается на второй вход первого дифференциального усилителя 5.

Одновременно оба сигнала подаются на первый и второй входы сумматора б.

Поскольку сигналы с первой 2 и второй 3 измерительных пластин противофазны и расстояние между .второй измерительной пластиной 3 и вращающимся заземленным экраном 4 в два раза больше расстояния между первой измерительной пластиной 2 и вращающимся заземленным экраном 4, сигнал на выходе первого дифференциального уси I 129560

1 1 -ЕЕЕ БЙ 2Е - — ьnVt

Ч

Z o 2 Ь

Составитель Е.Плужникова

Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Иикеш Корректор А.Обручар

Заказ 9445/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЧ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лителя 5 равен сумме сигналов с первой и второй измерительных пластин а сигнал на выходе сумматора 6 равен разности сигналов с первой и второй измерительных пластин

y,--I,-Ы6.63 -, - ! (1

Этот сигнал через усилитель 7 с коэффициентом усиления, равным К =

3, подается на один вход второго дифференциального усилителя 8, а на второй вход второго дифференциального усилителя подается сигнал с выхода-первого дифференциального усилителя 5. Поскольку сигналы с выходов первого дифференциального усилителя 5 и усилителя 7 синфазны, сигнал на выходе второго дифференциального усилителя 5 равен разности сигналов с выходов первого дифференциального усилителя 5 и усили,теля 7

" l4KE 5f E sin vt .

Таким образом, сигнал на выходе второго дифференциального усилителя не зависит от величины контактной разности потенциалов между измерительными и вращающейся заземленной экранирующей пластинами.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность и чувствительность эа счет исключения влияния

10 контактной разности потенциалов меж,ду измерительными и экранирующей пластиной, упростить и удешевить технологию изготовления устройства эа счет снижения требований к мате15 риалу и покрытиям измерительных и экранирующей пластин; уменьшить трудоемкость измерений ввиду того, что отпадает необходимость в периодическом экранировании прибора от измеряемого электрического цоля, проверки истинного положения и корректировки нуля прибора; повысить на,дежность и качество измерений в сложных метеорологических условиях (при наличии осадков, повышенной влажности и т.п.