Датчик напряженности электрического поля в проводящей среде
Изобретение относится к электроизмерительной технике для исследований в области физической океанологии, к датчику напряженности электрического поля в проводящей среде. Цель изобретения - увеличение чувствительности измерений. Первичный преобразователь датчика напряженности электрического поля выполнен в виде полого диэлектрического корпуса, соединенного с механическим приводом, и внутренних измерительных электродов, соединенных через усилители с сумматором. При этом один внешний электрод установлен неподвижно с внешней стороны корпуса напротив центра его основания, а заданное число внутренних измерительных электродов в виде изолированных друг от друга концентрических компланарных колец установлено на неподвижном диэлектрическом диске внутри диэлектрического корпуса. На основании диэлектрического корпуса со стороны внешнего электрода выполнены контактные отверстия, соответствующие внутренним измерительным электродам. Такая конструкция первичного преобразователя и электрическое построение датчика напряженности электрического поля позволяют в N раз (N - число внутренних электродов) улучшить отношение сигнал/шум по мощности, что позволяет значительно увеличить чувствительность измерений. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 6 01 V 3 06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. :ЛlÌ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР! (21) 42632)6/31-25 (22) 27.04.87 (46) 30,09.89. Бюл. Р 36 (71) МВТУ им. Н.Э.Баумана (72) Ю.А.Астахов, З.С.Кочанов и И,И.Плаксин (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
)) 1 200218, кл. G 01 U 3/06, 1 984.
Заявка N -4030655, кл. G 01 U 3/06, 20.01 .87. (54) ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ ЗЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике для исследований в области физической океанологии, к датчику напряженности электрического поля в проводящей среде.
Цель изобретения — увеличение чувствительности измерений. Первичный преобразователь датчика напряженности электрического поля выполнен в виде полого диэлектрического корпуса, соединенного с механическим
Изобретение относится к электроизмерительной технике, применяемой для измерения электрической составляющей постоянных или медленно меняющихся электромагнитных полей в морях и океанах.
Целью изобретения является увели-. чение чувствительности измерений.
На фиг. 1 представлен общий вид первичного преобразователя датчика напряженности электрического паля; на фиг. 2 — вид по стрелке А на
„„SU„„ F1727 А1
2 приводом, и внутренних измерительных электродов, соединенных через усилители с сумматором. При этом один внешний электрод установлен неподвижно с внешней стороны корпуса напротив центра его основания, а заданное число внутренних измерительных электродов в виде изолированных друг от друга концентрических компланарных колец установлено на неподвижном диэлектрическом диске внутри диэлектрического корпуса. На основании диэлектрического корпуса со стороны внешлего электрода выполнены контактные отверстия, соответствующие внутренним измерительным электродам, Такая конструкция первичного преобразователя и электрическое построение датчика напряженности электрического поля позволяют в и раз (п — число внутренних электродов) улучшить отношение сигнал/шум по мощности, что позволяет значительно увеличить чувствительность измерений. 3 ил. фиг. 1; на фиг. 3 — электрическая структурная схема датчика напряженности электрического поля.
Первичный преобразователь датчика напряженности электрического по ля (фиг. 1) содержит полый диэлектрический корпус l приводимый во вращение от внешнего механического привода 2, внешний электрод 3 и внутренние измерительные электроды
4. При этом внешний электрод 3 уста. новлен неподвижно с внешней стороны гг
Выг — + K i v sx, в
1=г асс/Б ь„ — коэФФициент пе,1 редачи i-го сигнала, вход- 55
НОГО для сумматора — входной сигнал сумматора по i-му входу, равный выU где K,= з 1511727 диэлектрического корпуса 1, а за— данное число внутренних измерительных электродов 4, выполненных в виде изолированных концентрических компланарных плоских колец, установ5 лены на неподвижном диэлектрическом диске 5. На основании диэлектричес-., кого корпуса, обращенном к внешнему электроду 3, выполнены контактные отверстия 6, которые расположены на одном диаметре на расстояниях, равных радиусам внутренних измерительных электродов. Внутри неподвижной оси 7 проходят сигнальные провода 8 от внешнего и внутренних измерительных электродов к усилителям.
Герметизированные подшипники 9 обеспечивают свободное вращение диэлектрического корпуса 1, Электрические сигналы с внутренних измерительных электродов через усилители 10 подаются на вход сумматора 11.
Датчик напряженности электрического цоля работает следующим обра- 25 зом. От внешнего механического привода 2 приводится во вращение диэлектрический корпус 1 первичного преобразователя датчика напряженности 3g электрического поля. Контактные отверстия 5, вращаясь вместе с диэлектрическим корпусом, изменяют в электрическом поле свое положение относительно внешнего электрода 3, При этом меняется разность потенциалов между внешним электродом 3 и изолированными друг от друга внутренними измерительными электродами
4, потенциалы которых определяются положением контактных отверстий 5, что приводит к модуляции сигналов, возникающих на внутренних измерительных электродах.
Электрические сигналы с внешнего электрода 3 и внутренних измерительных электродов 4 (фиг. 2) поступают на усилители 10, выходы которых соединены с входом сумматора 11.
Напряжение на выходе сумматора 11 описывается выражением
50 ходному сигналу i-ro усилителя.
При условии
by1 KVv Rx, (2) К - В х ° ° ° Кг - bк
1 н кг,г где И„ составляющая выходного напряжения сумматора по одному входу, величина выходного сигнала сумматора определяется как (3) U B L Среднеквадратичное значение шумов Я на выходе сумматора увеличивается лишь в г/и Я раз, поскольку шумы отдельных измерительных каналов датчика напряженности электрического поля не коррелированы между собой. Таким образом, отношение сигнал/шум для предлагаемого датчика напряженности электрического поля улучшается по напряжению: и Uo О п — — -- --/v./е -- =- -/и, (4) ,rn. C. й Формула изобретения Датчик напряженности электрического поля в проводящей среде, содер" жащий блок обработки, первичный преобразователь в виде полого диэлектрического корпуса, соединенного с внешним механическим приводом, и измерительных электродов, при этом внешний измерительный электрод установлен неподвижно с внешней стороны диэлектрического корпуса напротив центра его основания,.о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью уве-., личения чувствительности измерений, заданное число внутренних измерительныХ электродов в виде плоских, изолированных друг от,цруга концент" ричных колец компланарно установле-. но на различных расстояниях от оси вращения на неподвижном диэлектрическом диске внутри диэлектрического или в и раз по мощности по сравнению с тем, что дает первичный измерительный преобразователь напряженности электрического поля с одним внутренним электродом. корпуса, на основании которого со стороны внешнего электрода выполнены на Одном диаметре контактные отверстия, число которых и их расстояния от оси вращения равны числу и радиусам внутренних измерительных электродов, а блок обработки включает в себя усилители, сигнальные входы которых подключены к внутренним измерительным электродам, а общие входы соединены с внешним элек1 1727 б тродом, и сумматор, входы которого связаны с выходами усилителей, а его выход является выходом датчика напряженности электрического поля, причем коэффициент передачи сигнала усилителей от каждого внутреннего электрода к сумматору обратно пропорционален расстоянию от внутрен10 него электрода до оси вращения диэлектрического корпуса датчика напряженности электрического поля. Фиг. r 1511? 27 Составитель M. Качалов Техред g. Дидык. Корректор М. Шароши Редактор О. Спесивых Заказ 5901/50 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101
