Устройство воспроизведения электрического поля

Авторы патента:

Прядилов Александр Вячеславович (RU)

Сабиров Жефер Абдулхаюмович (RU)

H01G4/38 - составные конденсаторы, т.е. конструктивно соединенные конденсаторы постоянной емкости

G01R35/00 - Испытания и калибровка приборов, относящихся к предыдущим группам

G01R29/12 - для измерения электростатических полей

Владельцы патента RU 2553572:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО РАДИОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ" (RU)

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в качестве рабочего эталона при калибровке и поверке рабочих средств измерений переменного электрического поля. Устройство выполнено на основе окружающего рабочую зону 1 конденсатора в виде набора из соосно расположенных пяти тонкостенных, металлических пластинчатых колец 2, закрепленных на диэлектрических стойках. Кольца 2 имеют одинаковую высоту H и расположены на равных расстояниях h (по высоте) друг от друга. Каждое кольцо 2 разрезано на четыре равные части, отстоящие друг от друга по окружности на равные промежутки L. Части колец расположены друг над другом симметрично относительно соответствующих частей других колец. Каждые две части соседних колец образуют отрезок двухпроводной линии передачи, на концах которого включены согласованные нагрузки 3. Входами 4 высокочастотного напряжения являются зазоры между соответствующими частями соседних колец (посередине этих частей). У каждого входа предусмотрен согласующий переход 5 в зазоре между кольцевыми элементами. Технический эффект заключается в увеличении объема рабочей зоны и повышении верхней граничной частоты воспроизведения однородного электрического поля при сохранении относительно небольших габаритных размеров устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в качестве образцового источника равномерного переменного электрического поля в заданном объеме рабочей зоны.

Известны установки воспроизведения единицы напряженности электрического поля промышленной частоты типа П1-11, П1-12, предназначенные для создания равномерного переменного электрического поля. Установки применяются при поверке и калибровке измерителей напряженности электрического поля промышленной частоты, помещаемых в рабочую зону этих установок. Принцип действия установок основан на явлении образования однородного электрического поля в пространстве между двумя параллельными проводящими пластинами, образующими плоский конденсатор. Подача переменного напряжения на пластины осуществляется в противофазе, в результате в пространстве между пластинами конденсатора образуется однородное электрическое поле, которое может быть использовано как мера напряженности электрического поля.

В качестве прототипа (см. приложение) принята установка воспроизведения единицы напряженности электрического поля на базе кольцевого конденсатора, который представляет собой два металлических кольцевых электрода диаметром D=2R=1 м, расположенных коаксиально на расстоянии 3D=3 м. Диаметр электродов и расстояние между ними определяется из условия получения наибольшей однородности электрического поля в рабочей зоне. При этом верхняя граничная частоты работы установки составляет всего 200 кГц.

Недостатком вышеуказанных установок является то обстоятельство, что размеры пластин или колец конденсатора и расстояние между ними определяются требуемыми размерами рабочей зоны установки (область с заданной неоднородностью электрического поля и размещения в ней испытуемой антенны) и условием получения максимальной однородности электрического поля внутри рабочей зоны.

Увеличение размеров рабочей зоны кольцевого или плоского конденсатора приводит к существенному увеличению габаритных размеров самой установки, снижению верхней граничной частоты ее работы, возрастанию неоднородности поля в объеме рабочей зоны и уменьшению максимально воспроизводимой напряженности электрического поля при неизменной входной мощности.

Технической задачей предлагаемого решения является увеличение объема рабочей зоны (при несущественном увеличении габаритов установки) и повышение верхней граничной частоты воспроизведения электрического поля при сохранении однородности электрического поля в рабочей зоне устройства.

Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве воспроизведения электрического поля, включающем окружающий рабочую зону конденсатор с соосно расположенными двумя металлическими кольцами (кольцевыми электродами), закрепленными на диэлектрических стойках, и согласованные нагрузки, кольцевой конденсатор выполнен из набора (больше двух) соосно расположенных тонкостенных (металлических) пластинчатых колец (электродов) одинаковой высоты с равными промежутками (по высоте) между ними, каждое кольцо разрезано на четыре равные части (сегменты), расположенные на равных промежутках друг от друга в диаметральной плоскости, при этом каждые две части (сегменты) соседних колец образуют с определенным волновым сопротивлением отрезок линии передачи, на концах которых включены согласованные нагрузки, а входом высокочастотного напряжения является зазор между соседними кольцами посередине соответствующих частей (сегментов).

На рисунке схематически изображены: фиг.1 - общий вид устройства; фиг.2 - вид прямо на фиг.1; фиг.3 - вид сверху на фиг.1.

Устройство для воспроизведения электрического поля представляет собой цилиндрическую структуру (фиг.1), выполненную на основе окружающего рабочую зону 1 кольцевого конденсатора в виде набора из соосно (друг над другом) расположенных пяти тонкостенных, металлических пластинчатых колец (кольцевых электродов) 2, закрепляемых на диэлектрических стойках. Кольца 2 выполнены одинаковой высоты H и расположены с равными промежутками (по высоте) между ними h. Каждое кольцо 2 разрезано на четыре равные части (сегменты), отстоящие по окружности на равных промежутках L друг от друга (в диаметральной плоскости), и расположены друг над другом симметрично относительно соответствующих частей других колец, при этом каждые две части (сегменты) соседних колец образуют (фиг.2) отрезок двухпроводной линии передачи с волновым сопротивлением 100 Ом, на концах которого включены согласованные нагрузки 3 (резисторы номиналом 200 Ом), а входом 4 высокочастотного напряжения является зазор между соседними кольцами посередине соответствующих частей (сегментов). У каждого входа предусмотрен согласующий переход 5 в зазоре между кольцевыми элементами.

Все составные части устройства проводящие. Части колец, расположенные друг над другом, вместе с переходами можно выполнить на одной печатной плате из тонкого стеклотекстолита. Затем получившиеся четыре платы закрепить на диэлектрической пространственной раме (стойке) 6, которая обеспечит требуемый радиус изгиба плат, расстояние между ними и жесткость конструкции.

Работа устройства заключается в преобразовании кольцевым конденсатором, выполненным в виде полого разрезанного цилиндра, высокочастотного напряжения, поступающего от генератора сигналов (на рисунке не показан) между соответствующими частями соседних колец в каждый зазор между кольцами посередине частей, в напряженность электрического поля.

Такая конструкция устройства в итоге имеет 16 независимых симметричных синфазных входов и состоит из 16 отрезков линий передачи, которые окружают рабочую зону и создают в ней электрическое поле требуемой однородности (напряженность которого пропорциональна протекающему по сегментам току, создающему падение напряжения на резисторах). Установка способна работать на частотах до 300 МГц за счет возбуждения вдоль всего контура кольца равномерным по амплитуде током. Все это позволяет воспроизводить равномерное электрическое поле внутри конденсатора при приемлемых размерах установки и достаточно большой рабочей зоне. Габариты всего устройства (диаметр 1 метр, высота около 2 метров) не намного превышают размеры рабочей зоны (цилиндр с диаметром основания 0,6 м и высотой 1.4 м).

Количество выполняемых разрезов колец зависит от диапазона рабочих частот. Результаты экспериментального исследования показали, что для диапазона частот до 300 МГц оптимальное количество составляет 4 разреза.

Устройство воспроизведения электрического поля используется в качестве рабочего эталона при калибровке и поверке рабочих средств измерений переменного электрического поля.

Устройство воспроизведения электрического поля, включающее окружающий рабочую зону кольцевой конденсатор с соосно расположенными двумя металлическими кольцами, закрепленными на диэлектрических стойках, и согласованные нагрузки, отличающееся тем, что кольцевой конденсатор выполнен из набора тонкостенных пластинчатых колец одинаковой высоты с равными промежутками по высоте между ними, каждое кольцо разрезано на четыре равные части, расположенные на равных промежутках друг от друга в диаметральной плоскости и симметрично друг над другом относительно соответствующих частей других колец, при этом каждые две части соседних колец образуют с определенным волновым сопротивлением отрезок линии передачи, на концах которых включены согласованные нагрузки, а входами высокочастотного напряжения являются зазоры между соседними кольцами посередине соответствующих частей.

Предложен трехфазный конденсатор, сформированный двумя цилиндрами, причем каждый из цилиндров содержит наружную часть, которая соответствует конденсаторам (1) и (2), и внутреннюю часть каждого цилиндра, которые соответствуют конденсаторам (3) и (3′) и которые соединены треугольником с фазами (А), (В) и (С), при этом каждый конденсатор отделен от расположенного рядом конденсатора в каждом цилиндре посредством изоляционного материала, который обеспечивает возможность перемещения внутренней части относительно наружной части каждого цилиндра в случае повышенного давления, в результате чего происходит: разрыв соединений, выполненных указанным способом; разрыв проводящего покрытия (7), которое соединяет обкладки (3.1) и (1.2); разрыв проводящего покрытия (8), которое соединяет обкладки (2.2) и (3′.2); а также разрыв соединительного провода (6), соединенного с фазой (С); таким образом предложенная конструкция служит в качестве эффективного средства защиты против повышения внутреннего давления.

Составная емкость и ее применение // 2508574

Составной емкостный компонент содержит множество физически различных конденсаторных модулей, которые электрически соединены друг с другом. Различные модули обеспечивают повышенную электрическую и/или геометрическую гибкость при проектировании емкостного компонента.

Суперконденсатор с множеством дорожек // 2493629

Объектом изобретения является суперконденсатор, содержащий по меньшей мере два находящихся рядом друг с другом комплекса (1, 2), разделенные расстоянием d, и по меньшей мере один общий комплекс (3) напротив двух находящихся рядом друг с другом комплексов (1, 2), отделенный от них по меньшей мере одним разделителем (4), при этом разделитель (4) и комплексы (1, 2, 3) намотаны спиралевидно вместе, образуя намотанный элемент.

Суперконденсатор с множеством обмоток // 2492542

Устройство для изменения напряжения в сети "емкостной насос" // 2364018

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изменения напряжения в сети. .

Конденсатор для измерения напряжения с помощью емкостного делителя напряжения // 2297064

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для измерения напряжения с помощью емкостного делителя напряжения. .

Емкостный делитель напряжения // 1319092

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике. .

Емкостный высоковольтный делитель напряжения // 951432

Емкостной фильтр // 432607

Высоковольтный импульсный конденсатор // 383099

Калибровка и компенсация погрешностей при измерении положения // 2531968

Изобретение относится к способам и устройствам для считывания положения зонда в теле. Способ заключается в установке в теле зонда с электродом на внешней поверхности, установке множества контактных накладных электродов на поверхности тела, измерении картирующих электрических токов, протекающих между электродом на внешней поверхности зонда и множеством контактных накладных электродов на поверхности тела посредством измерительных схем контактных накладных электродов, калибровке измерения посредством компенсации токов утечки, протекающих по пути, продолжающемся от электрода на внешней поверхности зонда через аблятор и контактный накладной электрод аблятора к множеству контактных накладных электродов, и вычислении положения зонда в теле на основании картирующих токов с использованием калиброванных измерений.

Способ определения ориентации подключения электронного калибратора к векторному анализатору цепей // 2513647

Изобретение относится к измерительной технике и применяется для определения ориентации подключения электронного калибратора к измерительным портам векторного анализатора цепей при измерениях однопортовых и двухпортовых устройств, применяемых в радиоэлектронике, связи, радиолокации.

Устройство для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц // 2507502

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к фотоэлектрическим устройствам, предназначенным для исследования дисперсных систем. Устройство предназначено для калибровки оптической аппаратуры, измеряющей средний диаметр дисперсных частиц, и содержит кювету с прозрачной жидкостью, измерительный канал, состоящий из микроскопа и фоторегистратора, и осветительный канал, содержащий два источника света с различными длинами волн.

Способ коррекции характеристик измерительных преобразователей // 2503968

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в выделении в преобразователе каналов измерения основной и дополнительной (влияющей) входных величин, градуировке каналов измерительного преобразователя при различных комбинациях значений его входных величин, формировании по результатам градуировки математической модели измерительного преобразователя в виде совокупности ее параметров, связывающей значения выходных величин со значениями входных величин, и определении значения основной входной величины по параметрам математической модели и текущим значениям выходных величин, причем при проведении градуировочного эксперимента стабилизируют основную входную величину в нескольких точках диапазона преобразования, в каждой точке стабилизации основной входной величины осуществляют ступенчатое изменение влияющей входной величины в пределах диапазона ее изменения с различными начальными значениями и различными по знаку и но амплитуде приращениями, фиксируют поведение во времени значений входных и выходных величин измерительных каналов основной и влияющей входных величин, организуют дополнительный виртуальный канал определения скорости изменения значений выходной величины канала измерения влияющей величины, после чего формируют математическую модель, связывающую выходные значения основного, дополнительного и виртуального каналов с входными величинами преобразователя, и, наконец, определяют текущее значение основной входной величины по параметрам математической модели и текущим значениям выходных величин основного, дополнительного и виртуального измерительных каналов.

Устройство для автоматической поверки стрелочных измерительных приборов // 2503967

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизации поверки стрелочных измерительных приборов. Техническим результатом устройства является сокращение времени поверки стрелочных измерительных приборов.

Способ калибровки оптической измерительной аппаратуры при оценке среднего диаметра дисперсных частиц // 2500998

Использование: для калибровки оптической измерительной аппаратуры при оценке среднего диаметра дисперсных частиц. Сущность: заключается в том, что проводят измерения характеристик дисперсной системы калибруемой аппаратурой и фоторегистрирующим прибором с последующим определением зависимости сигнала калибруемой аппаратуры от среднего диаметра частиц, определенного визуально, при этом воздействуют ультразвуком на жидкость, создавая дисперсную систему, освещают ее периодическими импульсами света длительностью Ти≤0,1Туз (где Туз - период ультразвуковых колебаний), синхронизованными с ультразвуковыми колебаниями, во время импульсов света измеряют калибруемой аппаратурой и определяют по результатам фоторегистрации средний диаметр дисперсных частиц (dср.а и dср.ф соответственно), изменяют сдвиг фаз между световыми импульсами и ультразвуковыми колебаниями, а также мощность ультразвука, после чего измерения и фоторегистрацию повторяют до получения требуемого количества калибровочных уровней, определяют калибровочную характеристику как зависимость величины dср.а от dср.ф.

Измеритель фазовых погрешностей масштабного преобразователя // 2490660

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения фазовых погрешностей масштабных преобразователей, предназначенных для работы в широком частотном и динамическом диапазонах входных сигналов.

Способ определения параметров характеристики преобразования трехкомпонентного магнитометра // 2481593

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к измерениям компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ), а также к средствам калибровки магнитометров.

Способ калибровки измерительных систем // 2476896

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматической коррекции погрешностей измерительных устройств. .

Способ коррекции результатов измерения тензометрическим мостовым датчиком с инструментальным усилителем // 2469344

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения неэлектрических величин при помощи тензометрических мостовых датчиков с инструментальными усилителями, запитанных постоянным током.

Волоконно-оптическое устройство для измерения напряженности электрического поля // 2539130

Изобретение относится к измерительным устройствам на основе волоконно-оптических фазовых поляриметрических датчиков. Оптимизация структуры датчика, обуславливающая возникновение разноименной модуляции показателя преломления при подаче на двухканальный модулятор разности фаз напряжения одной полярности, приводит к возможности использования для модуляции фазы любой частоты управляющего сигнала и к отсутствию необходимости создания линии задержки.