Способ измерения напряженности электрического поля

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью. Технический результат - осуществление возможности измерения вектора напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью. Результат достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно трех пар одинаковых проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрирования наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, при этом датчик ориентируют в электрическом поле так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через чувствительные элементы была минимальна или равна нулю, а затем удерживают датчик в этом положении и находят три составляющие вектора напряженности электрического поля как разность потоков по каждой паре чувствительных элементов, после чего определяют модуль вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющих. Используя предлагаемый способ измерения, можно добиться повышения приблизительно на порядок точности измерения напряженности неоднородных электрических полей в широком пространственном диапазоне измерений по сравнению с известным способом. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.

Известен однокоординатный способ измерения напряженности электрического поля [1] , основанный на помещении в исследуемое пространство одной пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик и находящихся на координатной оси, проходящей через центр датчика, ориентировании этих чувствительных элементов в электрическом поле до момента получения максимальной составляющей и определении модуля вектора напряженности путем измерения этой составляющей.

Недостатком этого способа является низкая точность измерения вектора напряженности неоднородного электрического поля из-за неточности ориентации датчика по направлению поля.

Известен также двухкоординатный способ измерения напряженности электрического поля [2] , основанный на помещении в исследуемое пространство двух пар чувствительных элементов, входящих в общий датчик и находящихся на двух координатных осях, проходящих через центр датчика, ориентировании этих чувствительных элементов в двух плоскостях электрического поля, измерении двух его составляющих и определении модуля вектора напряженности путем геометрического суммирования измеренных составляющих.

Недостатком этого способа также является низкая точность измерения вектора напряженности неоднородного электрического поля вследствие зависимости геометрической суммы составляющих вектора от ориентации датчика в поле.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения напряженности электрического поля [3], заключающийся в том, что в исследуемое пространство одновременно помещают три пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрируют наружную поверхность датчика относительно координатных плоскостей, располагают центры наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно его начала с последующим измерением трех координатных составляющих и определением напряженности измеряемого поля путем геометрического суммирования этих составляющих.

Недостатком прототипа является то, что при использовании этого способа для измерения неоднородных электрических полей появляется зависимость измеряемой напряженности от ориентации датчика, что приводит к значительным погрешностям измерения.

Задача изобретения - осуществление возможности измерения вектора напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.

Задача достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно трех пар одинаковых проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, при этом датчик ориентируют в электрическом поле так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через чувствительные элементы была минимальна или равна нулю, а затем удерживают датчик в этом положении и находят три составляющие вектора напряженности электрического поля как разность потоков по каждой паре чувствительных элементов, после чего определяют модуль вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющих.

Предлагаемый способ поясняется чертежом. Чувствительные элементы 1-6 представляют собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат, например, в трех ординатах тела 7, представляющего из себя в частном случае шар. Центры 8-13 этих поверхностей попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала 14. Чувствительные элементы, в частном случае представляющие собой шаровые сегменты, слои, треугольники, квадраты и их сочетания, с одной стороны попарно соединены в частном случае через резисторы, а в общем случае через дифференциальные преобразователи 15-17 с суммирующим устройством 18, осуществляющим геометрическое суммирование составляющих вектора напряженности электрического поля и определяющим его модуль, а с другой стороны - через сумматор 19, осуществляющий суммирование составляющих потоков вектора напряженности электрического поля со всех чувствительных элементов датчика с нуль индикатором 20.

Способ измерения реализуется следующим образом. Датчик с чувствительными элементами помещают в пространство исследуемого поля и ориентируют его в нем так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через все чувствительные элементы была минимальна или равна нулю, а затем удерживают датчик в этом положении и находят три составляющие вектора напряженности электрического поля как разность потоков по каждой паре чувствительных элементов, после чего определяют модуль вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющих. Конфигурация и размеры чувствительных элементов должны быть одинаковыми.

Используя предлагаемый способ измерения, можно добиться повышения приблизительно на порядок точности измерения напряженности неоднородных электрических полей в широком пространственном диапазоне измерений по сравнению с известными способами.

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. Bocker H., Wilhelmy L. Messung der elektrischen Feldstarke bei hohen transienten und periodisch zeitabhangigen Spannungen // Elektrоtechniche zeitschrift. -1970. -A91. - 8. -S.427-430.

3. Aвторское свидетельство 473128 (СССР), МКИ G 01 R 29/14. Способ измерения напряженности электрического поля / B.C. 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 проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, нахождении трех составляющих вектора напряженности электрического поля как разности потоков по каждой паре чувствительных элементов и определении модуля вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющих, отличающийся тем, что датчик ориентируют в электрическом поле так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через чувствительные элементы была минимальная или равна нулю, а затем поддерживают датчик в этом положении и определяют модуль вектора напряженности электрического поля по трем его составляющим.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля при проведении метеорологических, геофизических, биоэнергетических исследований, а также для оценки экологического состояния поверхности Земли и атмосферы

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, может быть использовано для контроля объемного заряда статического электричества в потоках движущихся диэлектрических жидкостей (светлых нефтепродуктов) или в потоках аэродисперсных сред

Изобретение относится к физике, в частности к методам измерения электрического потенциала на поверхности диэлектрических образцов

Изобретение относится к приборам, измеряющим электрические и электромагнитные поля

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения напряженности электростатического поля

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для непрерывного длительного измерения напряженности электростатического и квазистатического полей

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для непрерывного длительного измерения напряженности электростатического и квазистатического поля

Изобретение относится к приборостроению, а именно к способам дистанционного управления исполнительными устройствами, и может быть использовано при управлении объектами, например, для включения (выключения) в заданный момент регистрирующей аппаратуры, для управления оборудованием, находящимся на необслуживаемых объектах ( на безэкипажных судах и других плавсредствах для аварийной остановки их двигателя и т

Изобретение относится к технике диагноза и мониторинга рассеивающих свойств среды распространения радиоволн при бистатической локации

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

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано при определении уровней электромагнитного излучения (ЭМИ), создаваемого радиоэлектронными средствами различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля напряженности электрических полей

Изобретение относится к технике радиоизмерения и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитного излучения от высокочастотных установок и антенн при оценке степени биологической опасности электромагнитного излучения

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано при определении уровней электромагнитного излучения (ЭМИ), создаваемого радиоэлектронными средствами электронно-вычислительной техники (ЭВМ) различного назначения в полосе частот, включающей промышленную частоту 50 Гц

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может быть использован для измерения мощности радиотеплового излучения в широком диапазоне высоких частот

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиоконтроля для измерения напряженности электромагнитного поля (ЭМП) радиосигналов

Изобретение относится к области геофизики и космической физики и может быть использовано для измерения электрических полей в ионосфере Земли с помощью научной аппаратуры, установленной на борту космического аппарата (КА)

Изобретение относится к технике диагноза и мониторинга рассеивающих свойств среды распространения радиоволн при бистатической локации
Наверх