Устройство для измерения напряженности электрического поля

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(72) Авторы Бордусов Сергей Валентинович Достанко Анатолий Павлович Кундас Семен Петрович Грозберг Юрий Геннадьевич Адамович Александр Леонидович Капралов Михаил Егорович(73) Патентообладатель Учреждение образования Полоцкий государственный университет(57) Устройство для измерения напряженности электрического поля, включающее датчик,представляющий собой заполненный инертным газом герметичный сосуд из материала,прозрачного для СВЧ полей, помещенный в герметичный кожух из аналогичного материала, оптоволоконный кабель, соединяющий сосуд с фотопреобразователем, выход которого соединен со входом усилителя, выход усилителя соединен с системой сбора информации и индикации, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит оптический фильтр, установленный перед фотопреобразователем, а также узел перемещения датчика, связанный механически с датчиком и электрически с системой сбора информации и индикации.(56) 1. Чернушенко , Петров Б.В., Малорацкий Л.Г. и др. Конструирование экранов и СВЧ-устройств Учебник для вузов / Под. ред. Чернушенко. - М. Радио и связь,1990. - С. 305-306. 2. Патент США 4386315, МПК 01 29/08, 1983 (прототип). 1336 Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению пространственного распределения напряженности электрического поля СВЧ диапазона в воздухе, жидкостях, гелях, и может быть использована для исследования поля антенн, излучателей, в камерах СВЧ обработки и другой СВЧ техники, использующей мощные СВЧ источники, а также при исследовании взаимодействия СВЧ поля с веществом. Известно устройство для измерения напряженности электрического поля 1, включающее металлический зонд, помещаемый в зону измерения, СВЧ детектор, аттенюатор и индикатор. Недостатками этого устройства являются наличие ошибок в измерениях из-за сильных искажений поля в зоне измерения, вызываемых металлическим зондом, а также необходимость применения развязывающего аттенюатора и экранирования. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является прибор для измерения напряженности электрического поля 2, включающий выполненный из диэлектрического материала и заполненный инертным газом герметичный сосуд,помещенный в герметичный кожух, сделанный из тефлона для защиты от влаги, оптоволоконный кабель, соединяющий кожух с фотопреобразователем, выход которого соединен со входом усилителя. Выход усилителя соединен с устройством сбора информации и индикации, состоящим из триггера, цифрового счетчика, дисплея и микропроцессора. Недостатками прототипа является ограниченный частотный диапазон измерения напряженности электрических полей, находящийся преимущественно в области промышленных частот, например, излучение высоковольтных линий передачи, а также невозможность получения точной пространственной структуры поля в зоне измерения из-за отсутствия дополнительных устройств по перемещению датчика в зоне измерения и сопоставлению информации о пространственных координатах датчика с измеренными значениями напряженности поля. Задача полезной модели - обеспечение возможности измерения напряженности мощных СВЧ электрических полей и нахождения их пространственного распределения. Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения напряженности электрического поля, включающее датчик, представляющий собой заполненный инертным газом герметичный сосуд из материала, прозрачного для СВЧ полей, помещенный в герметичный кожух из аналогичного материала, оптоволоконный кабель, соединяющий кожух с фотопреобразователем, выход которого соединен со входом усилителя, выход усилителя соединен с системой сбора информации и индикации, в отличие от прототипа,дополнительно содержит оптический фильтр, установленный перед фотопреобразователем, а также узел перемещения датчика, связанный механически с датчиком и электрически с системой сбора информации и индикации. На рисунке изображена схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения напряженности электрического поля включает датчик,представляющий собой герметичный сосуд 1 из материала, прозрачного для СВЧ полей,например кварца, заполненный инертным газом (неон, аргон и т.п.) или их смесью. Сосуд 1 для механической защиты помещен в герметичный кожух 2, также выполненный из материала, прозрачного для СВЧ поля, например фторопласта. Через кожух 2 к сосуду 1 подведен оптоволоконный кабель 3. Выход кабеля 3 соединен с фотопреобразователем 4 через оптический фильтр 5. Выход фотопреобразователя 4 соединен со входом усилителя 6,выход которого связан с системой сбора информации и индикации 7. Кроме того, заявляемое устройство включает узел перемещения 8 датчика, связанный механически с датчиком и электрически с системой сбора информации и индикации. Работает устройство для измерения напряженности электрического поля следующим образом. Его помещают в зону проведения измерений 9 с мощным СВЧ полем. Зоной проведения измерений может являться камера СВЧ обработки, СВЧ плазмотрон или поле 2 1336 антенны. Разряд инертного газа в герметичном сосуде 1, вызванный присутствием мощных электромагнитных полей в зоне проведения измерений 9, вызывает излучение оптического диапазона, передаваемое посредством оптоволоконного кабеля 3 к фотопреобразователю 4,через оптический фильтр 5, настроенный на определенный оптический диапазон. Электрический сигнал, пропорциональный мощности оптического излучения, а следовательно,СВЧ мощности, поступает с фотопреобразователя 4 на усилитель 6, который усиливает сигнал до уровня, необходимого для работы системы сбора информации и индикации 7,которая одновременно управляет узлом перемещения 8 датчика в зоне проведения измерений 9. Сопоставляя координаты положения датчика в зоне проведения измерений 9 с данными о напряженности электрического поля, система сбора информации и индикации 7 формирует картину распределения напряженности СВЧ поля в зоне измерений 9. Системой сбора информации и индикации 8 может служить компьютер с установленными аналогово-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями и специальным программным обеспечением. Узлом перемещения датчика, в частности, может являться система с приводом от управляемых шаговых двигателей. Наличие в устройстве оптического фильтра и узла перемещения датчика обеспечивает получение картины пространственного распределения напряженности мощных СВЧ полей. Фильтр служит для устранения оптических помех и уменьшения неоднозначности измерений путем сужения спектрального диапазона оптического излучения. Узел перемещения датчика обеспечивает перемещение датчика в зоне проведения измерений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.