CN2738260Y

CN2738260Y - 大气电场测量控制仪

Info

Publication number: CN2738260Y
Application number: CN 200420086045
Authority: CN
Inventors: 张广庶; 张彤; 肖正华; 郄秀书; 董万胜; 李发忠
Original assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Current assignee: Cold and Arid Regions Environmental and Engineering Research Institute of CAS
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2014-09-30

Abstract

本实用新型涉及一种测量控制大气电场强度的仪器。其通过机械动态旋转结合电子技术的方法来实现对大气电场的测量。本仪器是由支撑架、电场感应器、电场测量控制器及接地平板组成，所测量的电场值直接在显示器上显示，同时电场数据通过接口传送到微机分析、处理及动态显示电场强度的变化曲线。本实用新型可用直流供电，在雷暴天气下开展工作，其功耗小，分辨率高，既适于野外单台独立连接记录设备使用，也可多台仪器通过无线或有线实现组网远距离自动遥控遥测。

Description

大气电场测量控制仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量控制大气电场强度的仪器。

背景技术

在雷暴云电荷的作用下，会在空间及地面产生一定强度的电场。当这一电场增大到一定数值时，就会伴随有强烈的闪电发生。近几十年来，随着社会经济的发展，由于高技术装备、微电子器件的大量采用，雷击对电力、通讯信息系统及航空航天等高科技领域的威胁愈来愈严重。从近几十年的统计来看，雷电事故频频发生，因雷击造成的经济损失不断增加。这些问题已引起科技工作者的高度重视。目前，从诸多大气电探测的要素中，大气电场是大气电学的基本参数。因此，研究雷暴云的特征和防护机理，研制防护设备，对于监测大气静电电场的变化，避免易受静电危害的设备和场所(如油库、矿山等)事故的发生有着非常重要的科学意义和实用价值。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种大气电场测量控制仪，其通过机械动态旋转结合电子技术的方法来实现对大气电场的测量。

本实用新型的目的可以采取以下措施来实现：

一种大气电场测量控制仪，主要是由电场感应器、电场测量控制器、接地金属平板、弯管支撑架组成。电场感应器倒挂在弯管支撑架上，电场感应器与弯管支撑架用螺母固定连接，弯管支撑架的另一端与法兰盘连接在金属平板上；电缆线一端通过支撑架管内与电场感应器的电缆连接器连接，另一端与电场测量器后面板的信号连接插座连接，电场测量控制器前面板装有：电源指示、自检状态、电场显示器、运行状态、遥测状态及电源开关和遥测开关；电场测量控制器后面板装有信号连接插座、模拟信号输出插座、数据接口插座、电源输入插座及保险插座。

上述的电场感应器主要是由壳体、带轮I、支撑架板、马达、双轴承、上盖、动片、静片、绝缘支撑柱、光电开关、带轮II、主轴、电子线路板、连接螺母、壳体连接螺杆、同步叶片及传动带等组成，主轴居电场感应器的中部，并采用双轴承平衡固定，主轴顶端安装动片，两端固定两轴承并套装在壳体中间的槽内，下端安装同步叶片和带轮II，带轮II与马达的带轮I用传动带连接；光电开关安装在支撑板架上，同步叶片穿过光电开关的遮光槽，感应电场信号的静片用绝缘支撑柱固定在壳体舱内支撑架板上，壳体连接螺杆与支撑架弯管对接并用连接螺母固定。

上述的电子线路板主要是由前置放大器、滤波器、同步信号产生驱动电路、马达稳速电路组成，静片经过R2与运放A1输入反相脚相连，A1的输出端通过R4与A2a输入反相脚连接，A2a的输出脚直接与A2b输入正相脚连接，A2b的输出脚为信号出端，光电开关UA的射极输出经R9与A3b的反相输入脚连接，A3a的反相脚经过R11与A3b输出脚相连。

上述的电场测量控制器主要是由通道放大器、同步信号缓冲转换电路、信号检波器、滤波电路、直流放大驱动电路、电场显示器、A/D转换器、预编程序的单板计算机等组成，信号出端经C2与R5和A2b的反相脚连接，A2b的输出脚经过由R6、C3、C4、R8、R7、W1组成的网络电路与A2a的反相输入脚相连，A3a反相输入脚经R10连接与A2a的输出脚，它的输出脚经过C5与R13和A3b的正输入脚连接，A4的3脚和6脚同时连接到A3b的输出脚，它的1脚和9脚同时连接到A1a输出脚，7脚和11脚同时经过R14与A5反相脚连接，2脚和14脚同时经过R16与A5正相脚连接，8脚和16脚同时与R3和A1b的输出脚连接，R3与A1a的反相脚相连，同步出端经R1与C1和A1b的输入反相脚相连，A6a的正输入脚与A5的输入脚连接，它的输出脚经由R18、R19、R20、C6、C7组成的滤波网络与A6b输入反相脚及输出脚连接，输出脚经R22与R23、R24、C8同时连接，A7a的反相输入脚与C9和R24连接，它的输出脚与C9和A7b的正输入脚相连，A7b的输出脚经R26与R27和A8a的反相输入脚相连，A8b的正输入脚与R27和A8a的输出脚相连，它的输出脚分三路输出，其中两路分别与A/D转换器、电场测量控制器后面板13的信号连接插座11连接，另一路经R30、R31、W4组成的衰减网络与电场显示器连接。

本实用新型的优点和产生的有益效果是：

1、采用了机械旋转叶片结合电子技术的方法(场磨)实现测量大气电场强度；

2、配置接地金属平板，减小了地面对电场产生的畸变，使电场感应器测量的大气电场更均匀准确；

3、主轴采用双轴承平衡固定及采用马达稳速电路，叶片高转速时更加平稳；

4、主轴与马达之间采用传动带的机械结构，降低了电场感应器的振动及噪音，测量大气电场更精确；

5、主轴携带叶片的转速高达1800转/分，使电场感应器响应的电场信号更快捷；

6、电子技术电路采用电荷放大器，使接收电场信号不产生失真；

7、具有数字化处理和遥控遥测功能，电场数据可通过数据接口向微机及其它的数字化显示设备传送，也可组网电场测量；

8、探测范围半径为20公里；

9、大气电场测量范围为±100KV/m；

10、本仪器可在-30 ℃至+55℃环境中使用，也可在强风暴的恶劣天气中使用；

11、本仪器已在太原卫星发射基地等部门得到应用，也可应用到气象、航空航天、军工、电力、矿山、地震、森林放火、雷击预警等到部门；

12、本仪器安装容易，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型示意图

图2是本实用新型电场感应器机械结构示意图

图3是本实用新型电场感应器电原理图

图4是本实用新型电场测量控制器电原理图

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型再作进一步的说明：

一种大气电场测量控制仪，主要是由电场感应器3、电场测量控制器19、接地金属平板7、弯管支撑架4组成。电场感应器3倒挂在弯管支撑架4上，电场感应器3与弯管支撑架4用螺母2固定连接，弯管支撑架4的另一端与法兰盘5连接在金属平板7上；金属平板7靠自身重量安放在地面或经过平板螺栓6安装在预埋件平板底座8上；电缆线9一端通过支撑架管内与电场感应器3的电缆连接器1连接，另一端信号连接插头10插于电场测量器后面板13的信号连接插座11，电场测量控制器前面板19装有：电源指示20、自检状态21、电场显示器22、运行状态23、遥测状态24及电源开关17和遥测开关18；电场测量控制器后面板13装有信号连接插座11、模拟信号输出插座12、数据接口插座16、电源输入插座14及保险插座15。

上述的电场感应器3主要是由壳体25、带轮I(26)、支撑架板27、马达28、双轴承29、上盖30、动片31、静片32、绝缘支撑柱33、光电开关34、带轮II(35)、主轴36、电子线路板37、连接螺母38、壳体连接螺杆39、同步叶片40及传动带41组成。主轴36居电场感应器3的中部，并采用双轴承29平衡固定，主轴36顶端安装动片31，两端固定两轴承29并套装在壳体25中间的槽内，下端安装同步叶片40和带轮II(35)，带轮II(35)与马达28的带轮I(26)用传动带41连接；光电开关34安装在支撑板架27上，同步叶片40穿过光电开关34的遮光槽，感应电场信号的静片32用绝缘支撑柱33固定在壳体舱内支撑架板27上，静片32感应大气电场信号，动片31连接大地，由静片32接收的电场信号和同步叶片40产生同步信号，经前置放大器放大后输出到电场测量控制器19。壳体连接螺杆39与支撑架弯管4对接并用连接螺母38固定。

上述的电子线路板37主要是由前置放大器(A1、A2a、A2b)、滤波器(C1、C2、R1)、同步信号产生驱动电路(UA、A3a、A3b)、马达稳速电路(MG1、C16、R15、C15、U2、C14)组成。静片(8)经过R2与运放A1输入反相脚相连，A1的输出端通过R4与A2a输入反相脚连接，A2a的输出脚直接与A2b输入正相脚连接，A2b的输出脚为信号出端，光电开关UA的射极输出经R9与A3b的反相输入脚连接，A3a的反相脚经过R11与A3b输出脚相连，它的输出脚为同步出端。

上述的电场测量控制器主要是由通道放大器(A2a、A2b、A3a、A3b)、同步信号缓冲转换电路(A1a、A1b)、信号检波器(A4、A5)、滤波电路(A6a、A6b、C7、R19、R20、C6、R18、R21)、直流放大驱动电路(A7、A8)、电场显示器22、A/D转换器、预编程序的单板计算机等组成。信号出端经C2与R5和A2b的反相脚连接，A2b的输出脚经过由R6、C3、C4、R8、R7、W1组成的网络电路与A2a的反相输入脚相连，A3a反相输入脚经R10连接与A2a的输出脚，它的输出脚经过C5与R13和A3b的正输入脚连接，A4的3脚和6脚同时连接到A3b的输出脚，它的1脚和9脚同时连接到A1a输出脚，7脚和11脚同时经过R14与A5反相脚连接，2脚和14脚同时经过R16与A5正相脚连接，8脚和16脚同时与R3和A1b的输出脚连接，R3与A1a的反相脚相连，同步出端经R1与C1和A1b的输入反相脚相连，A6a的正输入脚与A5的输入脚连接，它的输出脚经由R18、R19、R20、C6、C7组成的滤波网络与A6b输入反相脚及输出脚连接，输出脚经R22与R23、R24、C8同时连接，A7a的反相输入脚与C9和R24连接，它的输出脚与C9和A7b的正输入脚相连，A7b的输出脚经R26与R27和A8a的反相输入脚相连，A8b的正输入脚与R27和A8a的输出脚相连，它的输出脚分三路输出，其中两路分别与A/D转换器、电场测量控制器后面板13的信号连接插座11连接，另一路经R30、R31、W4组成的衰减网络与电场显示器(22)连接。

电场感应器3感应的电场信号通过电缆线9送入电场测量控制器19，数字化处理后的电场强度数值，在电场显示器22上显示，同时经过数据接口向其它的数字化显示设备传送。为了减小地面对电场产生的畸变，仪器配置了1平方米的地金属平板7，使电场感应器3的测量大气电场的数据更均匀准确。

Claims

1、一种大气电场测量控制仪，主要是由电场感应器(3)、电场测量控制器(19)、接地金属平板(7)、弯管支撑架(4)组成，其特征是电场感应器(3)倒挂在弯管支撑架(4)上，电场感应器(3)与弯管支撑架(4)用螺母(2)固定连接，弯管支撑架(4)的另一端与法兰盘(5)连接在金属平板(7)上；金属平板(7)靠自身重量安放在地面或经过平板螺栓(6)安装在预埋件平板底座(8)上；电缆线(9)一端通过弯管支撑架管内与电场感应器(3)的电缆连接器(1)连接，另一端信号连接插头(10)插于电场测量器后面板(13)的信号连接插座(11)，电场测量控制器前面板(19)装有：电源指示(20)、自检状态(21)、电场显示器(22)、运行状态(23)、遥测状态(24)及电源开关(17)和遥测开关(18)；电场测量控制器后面板(13)装有信号连接插座(11)、模拟信号输出插座(12)、数据接口插座(16)、电源输入插座(14)及保险插座(15)。

2、按照权利要求1所述的一种大气电场测量控制仪，其特征是电场感应器(3)主要是由壳体(25)、带轮I(26)、支撑架板(27)、马达(28)、双轴承(29)、上盖(30)、动片(31)、静片(32)、绝缘支撑柱(33)、光电开关(34)、带轮II(35)、主轴(36)、电子线路板(37)、连接螺母(38)、壳体连接螺杆(39)、同步叶片(40)及传动带(41)组成，主轴(36)居电场感应器(3)的中部，并采用双轴承(29)平衡固定，主轴(36)顶端安装动片(31)，两端固定两轴承(29)并套装在壳体(25)中间的槽内，下端安装同步叶片(40)和带轮II(35)，带轮II(35)与马达(28)的带轮I(26)用传动带(41)连接；光电开关(34)安装在支撑板架(27)上，同步叶片(40)穿过光电开关(34)的遮光槽，感应电场信号的静片(32)用绝缘支撑柱(33)固定在壳体舱内支撑架板(27)上，壳体连接螺杆(39)与支撑架弯管(4)对接并用连接螺母(38)固定。

3、按照权利要求1或2所述的一种大气电场测量控制仪，其特征是电子线路板(37)主要是由前置放大器(A1、A2a、A2b)、滤波器(C1、C2、R1)、同步信号产生驱动电路(UA、A3a、A3b)、马达稳速电路(MG1、C16、R15、C15、U2、C14)组成，静片(32)经过R2与运放A1输入反相脚相连，A1的输出端通过R4与A2a输入反相脚连接，A2a的输出脚直接与A2b输入正相脚连接，A2b的输出脚为信号出端，光电开关UA的射极输出经R9与A3b的反相输入脚连接，A3a的反相脚经过R11与A3b输出脚相连。

4、按照权利要求1所述的一种大气电场测量控制仪，其特征是电场测量控制器主要是由通道放大器(A2a、A2b、A3a、A3b)、同步信号缓冲转换电路(A1a、A1b)、信号检波器(A4、A5)、滤波电路(A6a、A6b、C7、R19、R20、C6、R18、R21)、直流放大驱动电路(A7、A8)、电场显示器、A/D转换器、预编程序的单板计算机等组成，信号出端经C2与R5和A2b的反相脚连接，A2b的输出脚经过由R6、C3、C4、R8、R7、W1组成的网络电路与A2a的反相输入脚相连，A3a反相输入脚经R10连接与A2a的输出脚，它的输出脚经过C5与R13和A3b的正输入脚连接，A4的3脚和6脚同时连接到A3b的输出脚，它的1脚和9脚同时连接到A1a输出脚，7脚和11脚同时经过R14与A5反相脚连接，2脚和14脚同时经过R16与A5正相脚连接，8脚和16脚同时与R3和A1b的输出脚连接，R3与A1a的反相脚相连，同步出端经R1与C1和A1b的输入反相脚相连，A6a的正输入脚与A5的输入脚连接，它的输出脚经由R18、R19、R20、C6、C7组成的滤波网络与A6b输入反相脚及输出脚连接，输出脚经R22与R23、R24、C8同时连接，A7a的反相输入脚与C9和R24连接，它的输出脚与C9和A7b的正输入脚相连，A7b的输出脚经R26与R27和A8a的反相输入脚相连，A8b的正输入脚与R27和A8a的输出脚相连，它的输出脚分三路输出，其中两路分别与A/D转换器、电场测量控制器后面板(13)的信号连接插座(11)连接，另一路经R30、R31、W4组成的衰减网络与电场显示器(22)连接。