Электрометр



Электрометр
Электрометр
Электрометр
Электрометр

 


Владельцы патента RU 2615038:

Открытое акционерное общество "Промприбор" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения электрических зарядов обоих знаков, включая высоковольтные заряды статического электричества, образующиеся в потоках движущихся диэлектрических жидкостей, например светлых нефтепродуктов. Электрометр содержит конденсатор, подключенный между входными шинами электрометра. С целью исследования высоковольтных зарядов, конденсатор одним выводом подключен напрямую на общий провод (к заземлению), а вторым выводом к коммутирующему ключу через последовательно включенный ограничительный резистор. При этом электрометр имеет второй ключ, который включен параллельно с конденсатором для его разряда. Электрометр также содержит усилитель с высокоомным входом, подключенный к конденсатору, микроконтроллер, подключенный к усилителю, обеспечивающий функцию аналого-цифрового преобразователя, вычислителя, интегратора, хранящего в памяти и передающего результат измерения на выход и осуществляющего управление указанными ключами. Между входными цепями и остальной схемой включен блок искрозащиты на диодах (стабилитронах). Технический результат заключается в повышении точности и уменьшении времени измерений. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение может быть использовано для измерения электрических зарядов обоих знаков, включая высоковольтные заряды статического электричества, образующиеся в потоках движущихся диэлектрических жидкостей, например светлых нефтепродуктов.

Известен электрометр AC СССР №1265625, G01R 19/00. Устройство содержит усилитель, интегратор и генератор. Конденсатор согласующего блока и реле с переключателем и ключом снижает аддитивную погрешность за счет замены усилителя постоянного тока и повышает входное сопротивление за счет уменьшения энергии перезаряда накопительного конденсатора по мере установления выходного сопротивления.

Современные технологии получения светлых нефтепродуктов реализованы на смешении фракций, образующихся в результате разгонки нефти и крекинг процессов, при которых длинные цепочки углеводородов разрываются под действием катализаторов. В результате чего образуется ионная и электронная электризация продукта компенсация, которой начнет продолжаться длительное время при перевалке и хранении. Остаточная электризация продукта несет в себе большие опасности при работе с нефтепродуктом. Нефтепродукт является изолятором с пробивным напряжением ~49 кВ/мм, что гораздо выше пробивного напряжения воздуха ~3 кВ/мм. При хранении и перемещении нефтепродукта по трубам заряженные частицы при касании с электропроводящими стенками релаксируются, но и одновременно в результате взаимного трения могут электризоваться. При этом в результате разрядки между электропроводящими стенками и остальным продуктом в емкостях начнет образовываться разряженный диэлектрический слой, препятствующий стеканию электростатических зарядов с остального продукта, даже при интенсивном перемешивании этот процесс может происходить в периодах исчисляемых микросекундами. Полярность электростатических зарядов в нефтепродукте не имеет значения. Электростатический потенциал может образовываться между зарядами одного знака с разными потенциалами, характеризующимися количеством электрических зарядов в конкретном объеме или на конкретном проводнике.

В технике работы с нефтепродуктами очень важно и необходимо, чтобы отдельные не соединенные между собой элементы оборудования, например автоцистерна и установка налива, имели одинаковый электростатический потенциал, который достигается соединением их между собой физическим проводником с контролем целостности электрической цепи между ними и контуром заземления.

Однако, даже при соблюдении указанных правил, при заполнении емкостей нефтепродуктами невозможно обеспечить стекание электростатических зарядов с объема нефтепродукта на металлические предметы через продукт из-за внешнего электрического сопротивления. При наличии в воздухе взрывоопасной концентрации паров возможно возникновение искрового разряда через воздух и возгорание последней, что приводит к взрывам и пожарам на объектах.

Для борьбы с возникновением электростатических зарядов между нефтепродуктами и металлическими оболочками необходимо научиться измерять количество электростатических зарядов в объеме нефтепродукта и количество электростатических зарядов в движущемся по трубопроводам нефтепродукте. Результаты таких измерений позволяют создавать эффективные нейтрализаторы статического электричества, а также повысить безопасность при операциях перевалки нефтепродуктов. Данная проблема решается при помощи предлагаемого устройства.

Предложен электрометр, содержащий конденсатор 6, подключенный между входными шинами электрометра. С целью исследования высоковольтных зарядов, конденсатор одним выводом подключен напрямую на общий провод (к заземлению), вторым выводом через коммутирующий ключ 3 и последовательно, включенный ограничительный резистор 5, имеющий второй ключ 4 включенный параллельно с конденсатором для его разряда, усилитель 1 с высокоомным входом, подключенный к конденсатору, микроконтроллер, подключенный к усилителю, обеспечивающий функцию аналого-цифрового преобразователя, вычислителя, интегратора, хранящего в памяти и передающего результат измерения на выход и осуществляющего управление указанными ключами. Между входными цепями и остальной схемой включен блок искрозащиты на диодах (стабилитронах) 7.

На фиг. 1 показана функциональная схема электрометра.

На фиг. 2 показана функциональная схема электрометра с блоком искрозащиты.

На фиг. 3 показаны эпюры, поясняющие работу электрометра. Электрометр работает следующий образом. В начальный момент времени ключ 4 замкнут, что обеспечивает нулевое напряжение на конденсаторе 6. Для проведения изменения ключ 4 размыкается. После чего ключ 3 замыкает цепь, обеспечивая путь стекания электрического заряда исследуемого объекта (зонд, датчик, сосуд Фарадея). Заряд исследуемого объекта, протекая через резистор 5, заряжает конденсатор 6. По сути, полученная схема есть конденсаторный делитель напряжения. Ввиду того, что емкость конденсатора 6 выбирается на три - шесть порядков больше емкости исследуемого объекта, напряжение на конденсаторе 6 достигнет значения не более 1 В даже в случае, когда напряжение заряда исследуемого объекта составляет несколько кВ. По завершении времени заряда конденсатора 6 ключ 3 размыкается. Напряжение заряда конденсатора через усилитель 1 подается на микроконтроллер 2, где преобразуется в цифровое значение. Ключ 4 возвращается в замкнутое положение и разряжает конденсатор 6. Электрометр готов к новому циклу измерений.

Величина заряда вычисляется по формуле 1. Результат суммируется с результатами предыдущих измерений.

где Q - заряд, Кл

С - емкость конденсатора 6, Ф

U - напряжение на выходе усилителя, В

k - коэффициент усиления усилителя 1.

Особенность примененного в электрометре способа измерения заключается в том, что заряд объекта, в процессе измерения, стекает через измерительную цепь электрометра на землю, при этом объект измерения разряжается. Величина прошедшего заряда регистрируется. Применительно к светлым нефтепродуктам, поскольку электрический заряд распределен внутри объема нефтепродукта, являющегося по своим электрическим свойствам диэлектриком, чтобы полностью разрядить определенный объем нефтепродукта требуется значительное время на релаксацию заряда. Электрометр обеспечивает проведение серии замеров, полностью разряжающих исследуемый объект, суммирование результатов замеров для вычисления полного заряда, который был накоплен в объеме нефтепродукта. Высокая точность измерения электрометра обусловлена относительно большой физической величиной результирующего параметра, определяющего заряд напряжения на конденсаторе 6 порядка сотен милливольт.

Особенность схемы построения электрометра отличается простотой масштабирования диапазона измерения заряда путем выбора емкости конденсатора 6 и коэффициента усиления усилителя 1.

Требуемое количество и время замеров в серии обеспечивается оператором вручную или под управлением программы.

Результаты измерений хранятся в памяти микроконтроллера и выдаются на выход - это может быть индикация и/или интерфейс связи.

Для безопасного подключения электрометра к исследуемому объекту, расположенному во взрывоопасной зоне, возможно применение блока взрывозащиты на диодах (стабилитронах).

1. Электрометр, содержащий конденсатор, подключенный между входными шинами электрометра, отличающийся тем, что, с целью исследования высоковольтных зарядов, конденсатор одним выводом подключен напрямую на общий провод (к заземлению), вторым выводом к коммутирующему ключу через последовательно включенный ограничительный резистор, при этом электрометр имеет второй ключ, включенный параллельно с конденсатором для его разряда, усилитель с высокоомным входом, подключенный к конденсатору, микроконтроллер, подключенный к усилителю, обеспечивающий функцию аналого-цифрового преобразователя, вычислителя, интегратора, хранящего в памяти и передающего результат измерения на выход и осуществляющего управление указанными ключами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между входными цепями и остальной схемой включен блок искрозащиты на диодах (стабилитронах).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерений напряженности электрического поля атмосферы при проведении метеорологических, геофизических и радиофизических исследований, а также для оценки экологического состояния атмосферы и поверхности Земли, в частности при исследовании естественного и антропогенного электромагнитных фонов земной атмосферы.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электростатических полей различных заряженных материалов и изделий.

Устройство предназначено для использования в составе автоматики определения и контроля параметров электрической сети среднего напряжения и настройки контура нулевой последовательности посредством создания искусственного возмущения кратковременного действия.

Радиоизмерительная установка для измерения эффективной площади рассеяния радиолокационных целей содержит передатчик, двойной тройник, переменную комплексную нагрузку, приемник, приемно-передающую антенну, опору цели и компенсационную опору, причем выход передатчика соединен с входом одного Н плеча волноводного тройника, выход которого соединен со входом приемно-передающей антенны, выход другого Н плеча волноводного тройника соединен с входом-выходом переменной комплексной согласованной нагрузки, кроме того, выход Е плеча волноводного тройника соединен со входом приемника.

Изобретение относится к области техники электрических измерений и может быть использовано при изучении распространения микроволн на открытых атмосферных трассах. В основу изобретения поставлена задача увеличения точности измерения флуктуации набега фаз и углов прихода микроволн, при исследовании их распространения от одной точки измерительной трассы к другой.

Способ увеличения дальности действия системы многоабонентной радиочастотной идентификации относится к области радиотехники и может быть использован при организации идентификации одновременно нескольких объектов. Новым в способе многоабонентной радиочастотной идентификации является включение в состав транспондеров, устанавливаемых на объектах идентификации однопортовых радиочастотных усилителей и управляемых фазовращателей проходного типа. Антеннами транспондеров радиочастотные колебания от считывающего устройства принимают и пропускают в первый раз через управляемый фазовращатель проходного типа.

Изобретения относятся к области измерительной техники и могут быть использованы для определения частотных характеристик средств измерения параметров вибрации. Устройство для осуществления способа определения значения частоты установочного резонанса пьезоэлектрического вибропреобразователя содержит колебательную систему, состоящую из пьезоэлектрического вибропреобразователя и рабочего тела, прикрепленный к рабочему телу пьезоэлектрический вибратор, подсоединенный к нему генератор импульсных электрических сигналов с регулировкой импульса по длительности и амплитуде и подключенный к вибропреобразователю блок регистрации со схемой для преобразования Фурье выходного сигнала пьезоэлектрического вибропреобразователя.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых осциллографах, панорамных радиоприемниках и в аппаратуре мониторинга и анализа параметров источников радиоизлучений.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при радиотехнических испытаниях обтекателей радиолокационных станций. Измерения потерь в обтекателях проводятся серией из N измерений уровня сигнала Е0j падающей плоской ЭМВ в диапазоне длин волн λ0±Δλ на выходе измерительной антенны без обтекателя и серией из N измерений уровня Ei сигнала на выходе антенны с установленным обтекателем (измерительная антенна замещается системой антенна-обтекатель) с последующей математической обработкой результатов.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий.
Наверх