Измеритель напряженности электростатического поля

 

Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано во всех отраслях промышленности , где имеет место электризация среды, например при пересыпании порошков, гравия, транспортировке нефти и других диэлектрических жидкостей по трубопроводу, а также для измерений в разреженных плазменных средах. Сущность изобретения: измеритель содержит емкостный датчик, выполненный в виде конденсатора постоянной емкости в диэлектрическом корпусе, соединенный через RC-цепочку с электрометрическим усилителем и вольтметром, которые помещены в экранированный корпус. Под воздействием измеряемого электростатического поля на электродах датчика индуцируется наведенный заряд. Внешняя оболочка пропускает поле к конденсатору, но при снятии воздействия не имеет остаточной поляризации. Для обеспечения требуемых свойств материал выполнен из керамики на основе системы алюминий-кальций-бор. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. 1Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 29/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4951755/21 (22) 28.06.91 (46) 15.04.93. Бюл. hL 14 (71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Е.С.Шемчук,.В.M.Þðêåâè÷, А.С.Висков, И.Я.Климашевский и М.В.Прокофьев (56) Авторское свидетельство СССР

N 862084, кл. G 01 R 29/12, 1981:

Авторское свидетельство СССР

М 930162, кл. G 01 R 29/12, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ (57) Использование: изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где имеет место электризация среды, например при пересыпании порошков, гравия, транспортировке нефти и

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для непрерывного измерения напряженности электростатического поля; может быть использовано во всех отраслях промышленности,где имеет место электризация. среды, например при пересыпании порошков, гравия, транспортировке нефти и других.диэлектрических жидкостей по трубопроводу, а также для измерений в разреженных плазменных средах.

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение функциональных возможностей измерителя.

Измеритель напряженности электростатического поля (см. чертеж) содержит емкостный датчик, выполненный в виде плоского конденсатора постоянной емкости

„„Я2„„1809397 А1 других диэлектрических жидкостей по трубопроводу, а также для измерений в разреженных плазменных средах, Сущность изобретения: измеритель содержит емкостный датчик, выполненный в виде конденсатора постоянной емкости в диэлектрическом корпусе, соединенный через

RC-цепочку с электрометрическим усилителем и вольтметром, которые помещены в экранированный корпус. Под воздействием измеряемого электростатического поля на электродах датчика индуцируется наведенный заряд. Внешняя оболочка пропускает поле к конденсатору, но при снятии воздействия не имеет остаточной поляризации, Для обеспечения требуемых свойств мате- Я риал выполнен из керамики на основе системы алюминий-кальций-бор. 1 з.п.ф-лы, 1 ил, 1 в диэлектрическом корпусе 2, соединен- QQ ный через RC-цепочку 3 с электрометриче- С ским усилителем 4 и вольтметром 5, которые помещены в экранированный корпус 6.

Под воздействием измеряемого элект- . ростатического поля на электродах датчика индуцируется наведенный электростатический заряд. Внешняя оболочка датчика, выполненная из диэлектрического материала с низкой остаточной поляризацией и диэ- д лектрической проницаемостью позволяет электростатическому полю пронйкать к конденсатору, обеспечивая его заряд, пропорциональный тангенциальной составляющей напряженности поля. В цепи, состоящей из емкостного датчика, резистора и конденсатора RC-цепочки, формируется сигнал, который усиливается электрометрическим

1809397 усилителем и регистрируется вольтметром. Измеритель обеспечивает линейную зависимость регистрируемого сигнала от напряженности внешнего поля, которая практически ограничена параметрами электрометрического усилителя и вольтметра.

Предложенная схема измерений ранее имела ограниченное применение или не могла быть применена из-за медленной релаксации зарядов емкостного датчика в том случае, если входное сопротивление усилителя высокое, или вследствие низкой чувствительности, если сопротивление на входе усилителя низкое. Чтобы обеспечить возможность измерений. полевых воздействий сравнительно невысоких напряженностей (В -см ) испольэовали различные способы модуляции первичного сигнала..

Сопоставление предложенного измерителя и устройства для измерения напряженности электрического поля, принятого эа прототип, показывает, что в последнем использована схема емкостной модуляции с регистрацией падения напряжения на резисторе или конденсаторе цепи емкостного модулятора. Использованная схема модуляции первичного информационного сигнала, снимаемого с датчика. с помощью нелинейной (сегнетоэлектрической) емкости, требует высокой напряженности регистрируемого поля, так как сопротивление цепи, в которую входят датчик и емкостный модулятор, оказывается низким. Это приводит,с одной стороны, к искажению поля, а в случае контакта твердых тел с датчиком — к разряду через датчик внешних действующих электростатических зарядов, Таким образом, при измерениях в твердых и жидких диэлектрических средах с невысокими напряженностями поля явления стекания зарядов и искажения поля приводят к практической неработоспособности прибора.

B предложенном измерителе стекание заряда с обкладок датчика определяется параметрами RC-цепочки и свойствами диэлектрической среды датчика (конденсатора и корпуса), которые обеспечивают сопропо приведенной выше схеме измерителя и устройства по авт.св.СССР М 930162 показали, что в области низких значений напряженности внешнего электростатического

20 поля 1-2 В/см последнее не работает, в области 2-10 В/см — дает заниженные значения, В то же время, предложенный измеритель обеспечивает линейную зависимость значений напряженности поля вы25 ходного сигнала от напряженности поля.

Ф о р мул а и зо бр ете н и я

1. Измеритель напряженности электростатического поля, содержащий емкостный датчик, выполненный в виде конденсатора

30 постоянной емкости, соединенный с регистратором, находящимся в экранированном корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных воэможностей.

45 ( тивление по току на 5 — 6 порядков выше, чем в известной схеме. С другой стороны, применение специального материала на основе оксидов алюминия. бора и кальция с низкими диэлектрической проницаемостью и остаточной поляризацией для изготовления конденсатора и диэлектрического корпуса датчика, обеспечивает практическое отсутствие релаксационных явлений, При сопротивлении входного RC-фильтра 10 Ом, сопротивлении датчика 10 Ом и номинальной емкости конденсатора датчика- 15-20

pF, стекание заряда происходитза0,2 си менее.

Сравнительные испытания собранного емкостный датчик помещен в диэлектрический корпус, изготовленный иэ материала с малой диэлектрической проницаемостью и остаточной поляризацией, плотно прилегающий к электродам датчика, а регистратор выполнен в виде высокоомного вольтметра с интегрирующей RC-цепочкой и усилителем на входе.

2. Измерительпоп,1, отличающийс я тем, что корпус и плоский конденсатор емкостного датчика выполнены из керамики на основе оксидов алюминия, бора и кальция.

1809397

Составитель Е. Шемчук

Техред М.Моргентал Корректор И. Шмакова

Редактор В, Трубченко

Заказ 1284 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 (6) (s)