Устройство измерения напряженности электрического поля

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Иващенко Инга Анатольевна Воинов Валерий Васильевич Ковалевич Владислав Валерьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую, вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах,связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй дифференциальные усилители, сумматор, первый и второй преобразователи сигнала,устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осями , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координати соединена с первым и вторым экранами, отличающееся тем, что в него введены первая,вторая и третья экранирующие заземленные пластины, повторяющие по форме измерительные и имеющие характерный размер э, лежащий в пределах 1,20 иэ 1,31 и, где и - характерный размер измерительной пластины, третий и четвертый дифференциальные усилители, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, в котором первая измерительная пластина соединена с первым входом первого дифференциального усилителя,вторая измерительная пластина соединена с первым входом второго дифференциального усилителя, вторые входы первого и второго дифференциальных усилителей заземлены,выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого 90262013.02.28 и второго преобразователей сигнала соответственно, выходы первого и второго преобразователей сигнала соединены с первыми входами третьего и четвертого дифференциальных усилителей соответственно, вторые входы третьего и четвертого дифференциальных усилителей заземлены, выходы третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены с сумматором, выход сумматора соединен с устройством извлечения квадратного корня, а выход устройства извлечения квадратного корня соединен с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом индикатора.(56) 1. Электростатический флюксметр Пат. Респ. Беларусь 7035, МПК 01 29/12 / В.В.Воинов, И.А.Иващенко, Д.М.Мицкевич. -20100639 заявл. 15.07.10 опубл. 28.02.11 // Бюл. -1. - 2011. 2. Устройство измерения напряженности электрического поля Пат. Респ. Беларусь 3894, МПК 01 29/12 / В.В.Воинов, В.В.Мокринский. -20070259 заявл. 09.04.07 опубл. 30.10.07 // Бюл. -5. - 2007. 3. Воинов В.В. Расчет электрического поля зарядов изображения, создаваемых выпуклой поверхностью / В.В.Воинов, В.В.Мокринский // Вестн. Воен. акад. Респ. Беларусь. 2007. -2 (15). - С. 91-96. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля удаленного заряда вблизи поверхности Земли. Известен электростатический флюксметр 1, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первую и вторую заземленные пластины, расположенные параллельно измерительным пластинам, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, выполненные в виде двух электрически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой усилитель,двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом интегратора, выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом индикатора. Недостатком известного электростатического флюксметра является низкая чувствительность. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство измерения напряженности электрического поля 2, содержащее первую,вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй усилители, сумматор, первый и второй преобразователи сигнала, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пла 2 90262013.02.28 стины расположены перпендикулярно осями , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координат , первая и вторая измерительные пластины соединены со входами первого и второго усилителей соответственно, третья измерительная пластина соединена с первым и вторым экранами,выходы первого и второго усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно, выходы первого и второго преобразователей сигнала соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход сумматора соединен со входом устройства извлечения квадратного корня, выход которого соединен со входом индикатора. Недостатком этого устройства является низкая чувствительность. Задачей полезной модели является повышение чувствительности устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение чувствительности как в минимум полтора раза. Поставленная задача решается тем, что в устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую, вторую и третью измерительные пластины,первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй дифференциальные усилители,сумматор, первый и второй преобразователи сигнала, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осями , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координати соединена с первым и вторым экранами, введены первая, вторая и третья экранирующие заземленные пластины, повторяющие по форме измерительные и имеющие характерный размер э, лежащий в пределах 1,20 иэ 1,31 и, где и - характерный размер измерительной пластины, третийи четвертый дифференциальные усилители, усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, в котором первая измерительная пластина соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина соединена с первым входом второго дифференциального усилителя, вторые входы первого и второго дифференциальных усилителей заземлены, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно, выходы первого и второго преобразователей сигнала соединены с первыми входами третьего и четвертого дифференциальных усилителей соответственно, вторые входы третьего и четвертого дифференциальных усилителей заземлены, выходы третьего и четвертого дифференциальных усилителей соединены с сумматором, выход сумматора соединен с устройством извлечения квадратного корня, а выход устройства извлечения квадратного корня соединен с усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, выход усилителя с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом индикатора. Функциональная схема заявляемого устройства изображена на фиг. 1. Обозначения на фиг. 1 следующие 1, 2, 3 - первая, вторая и третья измерительные пластины 4, 5 - первый и второй экраны (подвижные экранирующие пластины) 6, 7, 8 - первая, вторая и третья неподвижные заземленные экранирующие пластины 9, 10, 11, 12 - первый, второй, третий и четвертый дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхеме К 140 УД 7 13, 14 - первый и второй преобразователи сигнала, выполненные, например, на микросхемах К 140 МА 1, К 140 УД 1 Б 15 - сумматор, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 7 16 - устройство извлечения корня, выполненное, например, на микросхеме К 140 УД 7 17 - усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 18 - индикатор, например, стрелочный 3 90262013.02.28 и- оси прямоугольной системы координат, параллельной плоскости местного горизонта, расположенной в точке измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля 0 ,,, - соответственно горизонтальная составляющая вектора напряженности электрического поля удаленного заряда и его проекции на горизонтальные осии . На фиг. 2 показаны зависимости отношения Еи/Е 0, где Еи - величина сигнала, снимаемого с измерительных пластин, Е 0 - значение горизонтальной составляющей напряженности электрического поля, от отношения э/и, где э - характерный размер экранирующей заземленной пластины, и - характерный размер измерительной пластины. Устройство функционирует следующим образом. На первую и вторую измерительные пластины с третьей измерительной пластины перетекает заряд, который при постоянной разности потенциалов пропорционален межэлектродной емкости. Величина заряда модулируется вращающимися экранами 4, 5, формирующими сигнал с измерительных пластин 1 и 2. Эти сигналы поступают с измерительных пластин 1 и 2 на первые входы дифференциальных усилителей 9 и 10 соответственно, вторые входы которых заземлены вместе с экранирующими пластинами 6, 7. Роль экранирующих пластин поясняет фиг. 2. При возрастании их диаметра до 1,20 и межэлектродные емкости увеличиваются, что приводит к увеличению сигнала на первых входах дифференциальных усилителей 9 и 10. Напряженность электрического поля при этом в межэлектродном промежутке изменяется незначительно и в целом соответствует напряженности внешнего электрического поля Е 0. Как следует из фиг. 2, величина сигнала, снимаемого с измерительных пластин, может увеличиться почти в 2 раза по сравнению с Е 0, что подтверждается теоретическими расчетами, приведенными в 3. Дифференциальные усилители 9 и 10 снижают уровень внешних помех. В дальнейшем сигналы с выходов дифференциальных усилителей 9 и 10 поступают на входы преобразователей сигнала 13 и 14, с выходов которых сигнал поступает на входы дифференциальных усилителей 11 и 12 соответственно. Дифференциальные усилители 11 и 12 обеспечивают снижение уровня собственных шумов измерительной цепи. С выходов дифференциальных усилителей 11 и 12 сигнал поступает на первый и второй входы сумматора. Усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 17 обеспечивает нормальную работу индикатора 18. Следовательно, применение заземленных экранирующих пластин позволяет увеличить величину сигнала в два раза. При этом снижается уровень шумов. Максимально достижимый эффект - увеличение чувствительности в 3 раза. Таким образом, за счет включения в устройство трех экранирующих заземленных пластин, повторяющих по форме измерительные и превышающих их по размеру в 1,2 раза, а также двух дополнительных дифференциальных усилителей и усилителя с регулируемым коэффициентом усиления решается задача, поставленная перед полезной моделью, - повышение чувствительности устройства как минимум в полтора раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5

МПК / Метки

МПК: G01R 29/12

Метки: измерения, напряженности, поля, устройство, электрического

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/5-u9026-ustrojjstvo-izmereniya-napryazhennosti-elektricheskogo-polya.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Устройство измерения напряженности электрического поля</a>

Похожие патенты