Устройство для измерения вектора напряженности электрического поля в проводящей среде
Изобретение может быть использовано в физической океанологии и служит для измерения электрической напряженности электрических полей в проводящих средах. Цель изобретения - повышение информативности и точности измерения модуля и пространственного положения вектора напряженности электрического поля, лежащего в горизонтальной плоскости. Для этого устройство снабжено датчиком опорного сигнала, изменяющегося с частотой измеряемого сигнала, двумя перемножителями и двумя фильтрами нижних частот. Измеряемый сигнал после усиления поступает на один из входов двух перемножителей, на другие входы которых подаются сигналы с датчика опорного сигнала. С выхода перемножителей сигналы попадают на входы фильтров нижних частот, с выходов которых на регистрирующую аппаратуру поступают сигналы, пропорциональные соответственно хи усоставляющим измеряемой напряженности. Такое техническое решение позволяет увеличить информативность измерений за счет увеличения числа компонент измеряемой напряженности электрического поля, а также повысить точность измерений за счет исключения из результатов измерения аппаратурных шумов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
° (51)4 G 01 V 3 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4247988/31-25 (22) 25.05.87 (46) 30.09.89. Бюл. М 36 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) Ю.А.Астахов, Э.С,Кочанов, О.И.Мисеюк, И.И.Плаксин иА.В.Салмин (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СС Р
У 1200218, кл. G 01 Ч 3/06, 11.01.84.
Авторское свидетельство СССР
N - 1368841, кл. G О1 V 3/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ (57) Изобретение может быть использовано в физической океанологии и служит для измерения электрической напряженности электрических полей в проводящих средах, Цель изобретения — повышение информативности и точности измерения модуля и пространственного положения вектора напряженности электрического поля, Изобретение относится к области физической океанологии и может быть использовано для измерения электрической напряженности электромагнитных полей в морской воде.
Целью изобретения является повышение информативности и точности из- мерения модуля и пространственного положения вектора напряженности электрического поля в проводящей среде, лежащего в горизонтальной плоскости.
На чертеже изображена структурная схема устройства, Схема содержит.ЗК» 1511726 А1
2 лежащего в горизонтальной плоскости. Для этого устройство снабжено датчиком опорного сигнала, изменяющегося с частотой измеряемого сигнала, двумя перемножителями и двумя фильтрами нижних частот. Измеряемый сигнал после усиления поступа- ет на один из входов двух перемножителей, на другие входы которых подаются сигналы с датчика опорного сигнала. С выхода перемножителей сигналы попадают на входы фильтров нижних частот, с выходов которых на регистрирующую аппаратуру поступают сигналы, пропорциональные соответственно х- и у-составляющим измеряемой напряженности. Такое техническое решение позволяет увеличить информативность измерений за счет увеличения числа компонент измеряемой напряженности электрического поля, а также повысить точность измерений за счет исключения из результатов измерения аппаратурных шумов. I ил. первичный измерительный преобразователь 1 напряженности электрического поля (ППНЭП) 1, вращающийся диэлектрический корпус которого установлен на оси 2 вращения, удерживаемой по вертикали места на буксируемом объекте 3. На оси 2 вращения установлены также синусные датчики 4 и 5 угла, развернутые относительно друг друга вокруг оси 2 на угол 90о Выход ППНЭП 1 через усилитель 6 соединен с одним из входов перемножающих устройств 7 и 8, 726 4 щегося диэлектрического корпуса
ППНЭП „
Проекция вектора напряженности
5 электрического поля на ось чувствительности ППНЭП определяется выражением:
20 где К„„и К соответственнб масштабные коэффициенты
ППНЭП и усилителя; напряжение аппаратурных помех.
5 угла обеспечивают выработку напряжений оомЕк () 25 Датчики 4 и соответственно (t) (K K g cps(g +Я ", ) + К „К Е з1п(о(о+Я Ц "Ugsi>(B<+ ()) +
„>U« (t)U siz(qt +,) = К К„13 Е -з п2(с(о Я )
+ -К К,U Е (1-cos2{d + 1 t) 1 + dU„ (t)Usi>(Rt +о о) 1
U (t) = K„„K U,H — (1 + соз2(ЫО+Я1))+
+ К,„К,11,Š— sin2( 1 (4) Соответственно после прохождения фильтров 9 и 10 нижних, частот на вход вычислительного устройства 11 будут поданы сигналы: 9 2 д и о 1 " о() = 2К.пКЛоЕ = (5) Е„) = ar c t g - -. К Е 7 (6) 3 1511 другие входы которых соединены с выходами синусных датчиков угла 4 и 5 соответственно. Выходы перемножающих устройств 7 и 8 через фильтры 9 и 10 нижних частот соединены с вычислительным устройством 11, определяющим модуль и положение вектора напряженности электрического поля в горизонтальной плоскости. Для определения проекции вектора напряженности электрического поля на направление оси чувствительности ППНЭП введем правую систему координат OYQ+ связанную с носителем. Причем ось OY совпадает с направлением вертикали и осью вращения вращающегося диэлектрического корпуса ППНЭП, а оси О и Ои взаимно перпендикулярны и лежат в горизонтальной плоскости. Введем также сис" тему координат OZYX связанную с вращающимся диэлектрическим корпусом ППНЭП, При этом положение оси ОЕ совпадает с осью вращения корпуса ППНЭП и осью ОУ, а положение оси OY и ОХ задается углом d(t) их поворота в горизонтальной плоскости в процессе измерения. Е„, и Š— соответствующие проекции горизонтальной состйвляющей вектора напряженности электрического поля на оси О q u Ок1 соответственно. Угол с((1) = o(+ 53t где о(о — угол, измеряемый в горизонтальной плоскости и определяющий начальное положение оси чувствительности ППНЭП; Я— угловая скорость вращения вращаю1 где K = К К U — - — - суммарный коэфпо 3 о2 фициент преобразования. Е„= Е cos(d, +34) + Е sin(c(, +514 ), 10. где t — время, с. Выходной сигнал в виде электрического напряжения после прохождения усилителя будет иметь вид: П арык () = K „nK„Eicos(d +Qt) + + К, К Е (W, +а ) + >, «(t) . (2) U+(t) = Ua s>>(Qt + о о) 1 Uo s> (Qt +<" о+ 90 ) = Ucos(gto(,), (3) U — начальная амплитуда напряжения. Найдем напряжение на выходе пере35 множающих устройств, считая, что Е и Е являются медленно меняющимися % (по сравнению с частотой Я) функциями времени Вычислительное устройство 11 выполняет стандартную операцию вычисления модуля (Е.,) и пространственного положения (y) вектора напряженности электрического поля по определенным ортогональным проекциям в системе координат носителя. 5 151 Функционирование предложенного устройства не связано с точностью. поддержания стабильной скорости (g) вращения корпуса ППНЭП, так как при ее изменении одновременно изменяется частота полезного сигнала на выходе ППНЭП и частота напряжения датчиков 4 и 5 угла, установленных на оси 2 вращения. 1726 Формула изобретения Составитель И. Качалов ТехРед И,яндык Корректор М. Максимишинец Редактор О. Спесивых Заказ 5901/50 Тираж 484 Подп ис но е ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Устройство для измерения вектора напряженности электрического поля в проводящей среде, содержащее первичный измерительный преобразователь напряженности электрического поля с вращающимся диэлектрическим корпусом и двумя измерительными электродами, один из которых установлен неподвижно с внешней стороны диэлектрического корпуса, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и точнос1 ти измерения модуля и пространственного положения вектора напряженности электрического поля, лежащего в го5 ризонтальной плоскости, в его состав дополнительно включены усилитель, два перемножающих устройства и два фильтра нижних частот, два синусных датчика угла, установленных на оси вращения диэлектрического корпуса, удерживаемой по вертикали, и развернутых вокруг этой оси относительо но друг друга на угол 90, а также вычислительное устройство, при этом выходы синусных датчиков электрически соединены с одним иэ входов двух перемножающих устройств, вторые входы каждого из них подключены к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом первичного измерительного преобразователя напряженности электрического поля, а выходы перемножающих устройств через фильтры нижних частот подключены к вычислительному устройству.
