Способ измерения напряженности электрического поля

 

Использование: в области измерительной техники для измерения вектора напряженности электрического поля без ориентации датчика. Технический результат заключается в возможности измерения вектора напряженности без ориентации датчика в электрическом поле при простой схемной реализации. Способ заключается в помещении в исследуемое пространство одновременно N пар одинаковых проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружной поверхности датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на N равномерно расположенных осях выбранной многокоординатной системы координат симметрично относительно ее начала, нахождении составляющих вектора напряженности электрического поля по каждой паре чувствительных элементов как разности потоков вектора напряженности электрического поля, при этом конфигурацию и размер поверхностей чувствительных элементов выбирают из расчета равенства между собой векторов напряженности поля заряженного датчика с учетом отсутствия мешающих полей, а получаемые с каждой пары чувствительных элементов сигналы поочередного опрашивают и фиксируют, затем выделяют из них максимальное значение, измеряя которое находят модуль вектора напряженности электрического поля. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения вектора напряженности электрического поля без ориентации датчика.

Известен способ измерения напряженности электрического поля [1], основанный на помещении в исследуемое пространство одного емкостного преобразователя, ориентации его электродов в электрическом поле до момента получения максимальной составляющей и определении модуля вектора напряженности путем измерения этой составляющей.

Достоинством этого способа является простота схемной реализации, а его недостатком - сложность процесса измерения, вызванная необходимостью ориентации электродов емкостного преобразователя по направлению электрического поля.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения напряженности электрического поля [2], заключающийся в том, что в исследуемое пространство одновременно помещают три пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружной поверхности датчика относительно координатных плоскостей, располагают центры наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала с последующим измерением трех координатных составляющих и определением напряженности измеряемого поля путем геометрического суммирования его составляющих.

Достоинством этого способа является простота процесса измерения, т.к. не требуется ориентировать датчик в электрическом поле, а недостатком - сложность схемной реализации.

Задача изобретения - осуществление возможности измерения вектора напряженности без ориентации датчика в электрическом поле при простой схемной реализации.

Задача достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно N пар одинаковых проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрирования наружной поверхности датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на N равномерно расположенных осях выбранной многокоординатной системы координат симметрично относительно ее начала, нахождения составляющих вектора напряженности электрического поля по каждой паре чувствительных элементов как разности потоков вектора напряженности электрического поля, при этом конфигурацию и размер поверхностей чувствительных элементов выбирают из расчета равенства между собой векторов напряженности поля заряженного датчика с учетом отсутствия мешающих полей, а получаемые с каждой пары чувствительных элементов сигналы поочередного опрашивают и фиксируют, затем выделяют из них максимальное значение, измеряя которое находят модуль вектора напряженности электрического поля.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и фиг.2, где на фиг.1 изображен многоэлектродный датчик с N парами чувствительных элементов, а на фиг.2 - схема устройства для реализации данного способа.

Чувствительные элементы ЧЭ₁-ЧЭ_2N представляют собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей многокоординатной системы координат, например, в N ординатах тела 1, представляющего собой в частном случае шар. Центры этих поверхностей попарно расположены на осях X₁, Х₂...Х_N той же системы координат симметрично относительно ее начала, совмещенного с центром тела 2. Каждая пара чувствительных элементов соединена между собой, в частном случае через резисторы, а в общем случае с входами дифференциальных преобразователей ДП_1... ДП_N, осуществляющих вычитание векторных потоков, выходы которых через коммутатор 3 соединены с амплитудным детектором 4 и измерительным прибором 5, измеряющим модуль вектора напряженности электрического поля.

Способ измерения реализуется следующим образом. Датчик с чувствительными элементами ЧЭ₁...ЧЭ_N помещают в пространство исследуемого поля. При этом на чувствительных элементах индуцируются электрические заряды, изменение которых вызывает на выходах дифференциальных преобразователей ДП₁...ДП_N переменные напряжения. Эти напряжения пропорциональны составляющим вектора напряженности электрического поля по соответствующим координатным осям датчика, которые определяются как разности полных потоков вектора напряженности электрического поля, замыкающихся на поверхностях чувствительных элементов в каждой паре. Конфигурация и размер чувствительных элементов выбраны такими, что потоки вектора напряженности заряженного датчика, образуемого этими элементами, при условии отсутствия других источников поля, например мешающих полей, равны между собой. Разности этих потоков равны нулю. С помощью коммутатора 3 осуществляются опрос выходных сигналов дифференциальных преобразователей и поочередное подключение их выходов к входу амплитудного детектора 4, осуществляющего выделение максимального из всех опрошенных сигналов. Измеряя этот максимальный сигнал, определяют модуль вектора напряженности электрического поля.

Используя предлагаемый способ, можно измерять модуль вектора напряженности без ориентации датчика в электрическом поле при простой схемной реализации.

Литература 1. Морозов Ю.А., Громов О.М. Прибор для измерения напряженности электрического поля промышленной частоты. // Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. - М.: Профиздат. - 1970. - вып. 65. - С.41-44.

2. А.С. 473128 (СССР), МКИ G 01 R 29/14. Способ измерения напряженности электрического поля. / В. С. Аксельрод, К.Б. Щегловский, В.А. Мондрусов. Опубл. 1975, Бюллетень 21.

Формула изобретения

Способ измерения напряженности электрического поля, основанный на помещении в исследуемое пространство одновременно трех пар одинаковых проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружной поверхности датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, нахождении составляющих вектора напряженности электрического поля по каждой паре чувствительных элементов как разности потоков вектора напряженности электрического поля, при этом конфигурацию и размер поверхностей чувствительных элементов выбирают из расчета равенства между собой векторов напряженности поля заряженного датчика с учетом отсутствия мешающих полей, отличающийся тем, что в исследуемое пространство помещают дополнительно N пар одинаковых проводящих чувствительных элементов с расположением центров их наружных поверхностей попарно на соответствующих N равномерно расположенных осях многокоординатной системы координат симметрично относительно ее начала и получаемые с каждой пары чувствительных элементов сигналы поочередно опрашивают и фиксируют, а затем выделяют из них максимальное значение, измеряя которое, находят модуль вектора напряженности электрического поля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2