DE19904047A1

DE19904047A1 - Device for measurement of electrical fields for compensating measurement inaccuracies which occur in case of 3D E field sensor; at least one measurement signal is corrected in such way that E field is covered in isotropic manner

Info

Publication number: DE19904047A1
Application number: DE1999104047
Authority: DE
Inventors: Hubertus Maschek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2000-08-24

Abstract

A measurement device is connected to an electrically conductive field sensor. The measurement device has a measurement channel which is connected with a field plate (Y1,Y2) and provides a measurement signal of the connected field plate. Compensation occurs since at least one measurement signal is corrected in such a way that an E field is covered in isotropic manner. An Independent claim is included for: (a) a method of calibrating of a device for measuring electrical fields

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung elektrischer Felder mit einer Kompensa tionseinrichtung.The present invention relates to a device and a Procedure for measuring electric fields with a compensa tion device.

In der internationalen Patentanmeldung PCT/EP97/01453 des vorliegenden Anmelders wird eine Vorrich tung und ein Verfahren zur Messung elektrischer und/oder magnetischer Felder beschrieben. Insbesondere wird ein Feld sensor beschrieben, mit der das gleichzeitige Messen des magnetischen Feldes und des elektrischen Feldes an einem be stimmten Punkt in einem Raum möglich ist. Dabei kann das magnetische Feld eindimensional aber auch dreidimensional ge messen werden. In gleicher Weise kann das elektrische Feld eindimensional oder dreidimensional gemessen werden.In the international patent application PCT / EP97 / 01453 by the present applicant becomes a device device and a method for measuring electrical and / or described magnetic fields. In particular, a field sensor with which the simultaneous measurement of the magnetic field and the electric field on a be agreed point in a room is possible. It can magnetic field one-dimensional but also three-dimensional will measure. In the same way, the electric field be measured one-dimensionally or three-dimensionally.

In der deutschen Patentanmeldung P 197 57 705.9 des vorliegen den Anmelders wird weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen der elektromagnetischen Gesamtbelastung beschrieben. Auf die beiden zuvor genannten Patentanmeldungen wird inhaltlich voll Bezug genommen.In the German patent application P 197 57 705.9 of the present Applicants will also find a device for determining of the total electromagnetic load. On the both of the above-mentioned patent applications become full Referred.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, mit dem eine isotrope Erfassung des E-Feldes möglich ist.The present invention has for its object a To provide device and an associated method with an isotropic detection of the E-field is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der Patentansprü che.This object is achieved with the features of the patent claims che.

Dabei geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, eine Kom pensation vorzusehen, mit der Meßungenauigkeiten korrigiert werden, die hervorgerufen werden durch Feldverzerrungen des elektrischen Feldes, das einen Feldsensor und eine damit ver bundene Meßvorrichtung aufweist. Die Kompensation ist insbe sondere erfolgreich zum Ausgleich von Meßungenauigkeiten, die bei einem dreidimensionalen E-Feldsensor und dem angeschlosse nen Auswertegerät, Anzeigeteil, Stromversorgung oder Magnet feldsensor auftritt. Die Erfindung ist sowohl bei einer akti ven Sonde, die auf einem Stativ oder Isoliersonde befestigt ist, als auch bei einem Handgerät anwendbar.The invention is based on the basic idea of a com provide compensation with the measurement inaccuracies corrected that are caused by field distortions of the electric field, which a field sensor and a ver tied measuring device. The compensation is in particular especially successful to compensate for measurement inaccuracies with a three-dimensional E-field sensor and the connected one evaluation device, display part, power supply or magnet field sensor occurs. The invention is both at a Akti ven probe attached to a tripod or isolation probe is also applicable to a handheld device.

Je nach dem, wo sich das Meßgerät in bezug auf den Feldsensor räumlich befindet, ist eine Kompensation durch Veränderung bzw. Einstellung von einzelnen Komponenten des Handgerätes möglich. Diese Kombination gleicht insbesondere Meßfehler durch Feldverzerrungen aus, die bei einem E-Feldsensor auftreten, dessen Komponenten zum Gehäuse der Meßvorrichtung unsymmetrisch angeordnet sind. Bei einem Feldsensor mit einem Feldplattenpaar wird das von einer Feldplatte herrührende Signal derart eingestellt, daß eine isotrope Erfassung des E- Feldes erreicht wird. Es wurde festgestellt, daß in einem E- Feld eine Feldverzerrung dahingehend auftritt, daß an der Feldplatte, die weiter von der Meßvorrichtung entfernt ist, eine Feldüberhöhung und an der der Meßvorrichtung benachbarten zu dem Feldplattenpaar zugehörigen Feldplatte eine Felderniedrigung auftritt. Die Feldüberhöhung führt zu einem größeren Meßsignal, während die Felderniedrigung zu einem kleineren Meßsignal führt. Zur Kompensation dieser Feldveränderung wird das jeweilige Meßsignal verkleinert bzw. vergrößert. Dies erfolgt durch eine bzw. mehrere der im folgenden beschriebenen Maßnahmen.Depending on where the meter is in relation to the field sensor is a compensation by change or setting of individual components of the hand-held device possible. This combination is particularly similar to measurement errors due to field distortions caused by an E-field sensor occur, its components to the housing of the measuring device are arranged asymmetrically. With a field sensor with a Field plate pair becomes the one coming from a field plate Signal set such that an isotropic detection of the E- Field is reached. It was found that in an e- Field distortion occurs in that at the Field plate which is further away from the measuring device, a field elevation and at the adjacent to the measuring device a field plate belonging to the pair of field plates Field depression occurs. The field elevation leads to a larger measurement signal, while the field depression becomes one leads to a smaller measurement signal. To compensate for this Field change, the respective measurement signal is reduced or enlarged. This is done by one or more of the following described measures.

Eine bevorzugte Möglichkeit zur Kompensation besteht darin, daß jeder Meßkanal oder zumindest ein Meßkanal, der zu einem Feldplattenpaar gehört, eine veränderbare Verstärkung auf weist. Auf diese Weise läßt sich das Meßsignal für diesen Meß kanal entweder vergrößern oder verkleinern. Gleichermaßen ist ein kapazitiver und/oder Ohmscher Spannungsteiler für eine Einstellung der Größe des Meßsignals geeignet. Als alternative Lösung oder zusätzlich kann jedes Meßsignal analogdigital ge wandelt werden und anschließend eine Kompensation durch mathe matische Berechnung durchgeführt werden. Als weitere Alterna tive oder zusätzliche Möglichkeit kann das Verhältnis der Größe der Feldplatten eines Feldplattenpaares so bestimmt wer den, daß das Meßsignal von jeder Feldplatte bereits korrigiert ist. Dabei wird die Lage der Feldplatten insbesondere in bezug auf das Gehäuse der Meßvorrichtung und die dadurch auftreten den Feldverzerrungen ausgeglichen. A preferred way of compensation is that each measuring channel or at least one measuring channel leading to one Field plate pair belongs to a changeable reinforcement points. In this way, the measurement signal for this measurement either enlarge or reduce the channel. Is alike a capacitive and / or ohmic voltage divider for one Setting the size of the measurement signal suitable. As alternative Solution or in addition, each measurement signal can be analog digital be converted and then compensated by math mathematical calculation. As another alterna tive or additional possibility can the ratio of The size of the field plates of a pair of field plates is determined by who that the measurement signal from each field plate is already corrected is. The position of the field plates is particularly related on the housing of the measuring device and which occur as a result compensated for the field distortions.

Vorzugsweise wird ein Feldsensor verwendet, bei dem ein wür felförmiges Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material einen gegenüber elektrischen Feldern abgeschirmten Innenraum bildet und vorzugsweise getrennt durch einen Isolator auf jeder Wür felfläche die Feldplatte mit der gewählten Größe und Form an geordnet wird.A field sensor is preferably used in which a Wür a box-shaped housing made of electrically conductive material shielded interior from electrical fields and preferably separated by an insulator on each sausage field surface with the selected size and shape is ordered.

Alternativ zu einer würfelförmigen Anordnung der Feldplatten können die Feldplatten in Form von Kugelflächenabschnitten ge bildet sein, deren Größe und Anordnung so gewählt ist, daß eine dreidimensionale Erfassung eines E-Feldes isotrop, d. h. ohne Feldverzerrungen möglich ist.As an alternative to a cube-shaped arrangement of the field plates can the field plates ge in the form of spherical surface sections forms, the size and arrangement of which is chosen such that three-dimensional detection of an E-field isotropic, d. H. is possible without field distortions.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kalibrierverfahren, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise so in ein homogenes E-Feld eingebracht wird, daß die Feldlinien senk recht auf die Feldplatten eines zu kalibrierenden Feldplatten paares gerichtet sind. Die an den Feldplatten auftretenden Spannungen werden gemessen und anschließend werden die Meßsignale durch Kompensation derart korrigiert, daß das E- Feld isotrop erfaßt wird. Vorzugsweise werden die genannten Schritte für jedes Feldplattenpaar wiederholt und die Kompen sation getrennt durchgeführt. Bevorzugt wird das elektrische Feld ein niederfrequentes Wechselfeld sein.The invention further relates to a calibration method in the device according to the invention preferably in such a way homogeneous E field is introduced that the field lines lower right on the field plates of a field plate to be calibrated couple are addressed. The occurring on the field plates Tensions are measured and then the Measurement signals corrected by compensation in such a way that the E- Field is captured isotropically. Preferably the above Repeat steps for each pair of field plates and the compen sation carried out separately. Electrical is preferred Field be a low-frequency alternating field.

Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Magnetfeldsensor und eine zugehörige Meßvorrichtung auf, die bevorzugt Magnetfelder dreidimensional erfaßt, wobei eine An ordnung vorzugsweise eingesetzt wird, die in den früheren An meldungen PCT/EP97/01453, P 197 57 705.9 des Anmelders be schrieben sind. Dabei ist der Magnetfeldsensor innerhalb der Feldsensor-Plattenanordnung positioniert, wobei diese eine Ab schirmung gegen elektrische Felder im Innern bilden. Alterna tiv kann erfindungsgemäß der Magnetfeldsensor benachbart zum Sensor für das elektrische Feld angeordnet werden. Mit Hilfe der Kompensation werden Meßfehler ausgeglichen, die durch Störungen des elektrischen Feldes infolge des vorhandenen Magnetfeldsensors auftreten.The device according to the invention preferably has a Magnetic field sensor and an associated measuring device that preferably detects magnetic fields three-dimensionally, an An order is preferably used, which in the previous An notifications PCT / EP97 / 01453, P 197 57 705.9 of the applicant are written. The magnetic field sensor is inside the Field sensor plate arrangement positioned, this one Ab Form shielding against electrical fields inside. Alterna tiv according to the invention, the magnetic field sensor adjacent to Sensor for the electric field can be arranged. With help The compensation compensates for measurement errors caused by Electrical field disturbances due to the existing Magnetic field sensor occur.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below using examples and Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine diagrammartige Darstellung einer erfindungsge mäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a diagrammatic representation of a erfindungsge MAESSEN device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Meßvor richtung, Fig. 2 is a block diagram of a device according to the invention Meßvor,

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Meßkanals und Fig. 3 is a circuit diagram of a measuring channel and

Fig. 4 einen Meßaufbau zum Durchführen eines erfindungsge mäßen Kalibrierverfahrens. Fig. 4 shows a measurement setup for performing a calibration method according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Vorrichtung mit einem Sensor 1, einer Meßvorrichtung 2 und einer stabförmigen Verbindung 3. Die Feldsonde weist eine würfelförmige Anordnung aus drei Feldplattenpaaren auf, die jeweils parallel angeordnete Feldplatten umfaßt. Im einzelnen ist von dem Feldplattenpaar Y die Feldplatte Y1 weiter von dem Meßgerät entfernt als die Feldplatte Y2. In gleicher Weise aber räumlich versetzt, ist die Feldplatte Z1 weiter entfernt von dem Meßgerät als die gegenüberliegende Feldplatte Z2. Die Feldplatten X1 und X2 (Feldplatte X2 ist verdeckt dargestellt) sind weitgehend symmetrisch in bezug auf das Meßgerät angeord net. Die stabförmige Verbindung 3 ist an einer Ecke des so ge bildeten Würfels angeordnet, wobei die Signalleitungen von den einzelnen Feldplatten durch die stabförmige Verbindung 3 zum Meßgerät 2 geführt werden. Dabei wird jeweils eine Signallei tung von einer Feldplatte an den Eingang eines zugehörigen Meßkanals angeschlossen. Die Meßvorrichtung ist in einem qua derförmigen Gehäuse angeordnet, das eine elektrische Abschir mung bildet, wobei die Abschirmung vorzugsweise mit Masse ver bunden ist. Zum Aufbau wird auf die PCT/EP97/01453 Bezug ge nommen. Fig. 1 shows a preferred embodiment of a device according to the Invention with a sensor 1, a measuring device 2 and a rod-shaped compound 3. The field probe has a cube-shaped arrangement of three pairs of field plates, each of which comprises field plates arranged in parallel. In particular, the field plate Y1 is further away from the measuring device than the field plate Y2 from the field plate pair Y. In the same way but spatially offset, the field plate Z1 is further away from the measuring device than the opposite field plate Z2. The field plates X1 and X2 (field plate X2 is shown hidden) are largely symmetrical with respect to the measuring device angeord net. The rod-shaped connection 3 is arranged at a corner of the cube so formed, the signal lines from the individual field plates being guided through the rod-shaped connection 3 to the measuring device 2 . A signal line from a field plate is connected to the input of an associated measuring channel. The measuring device is arranged in a qua-shaped housing which forms an electrical shield, the shield preferably being connected to ground. For construction, reference is made to PCT / EP97 / 01453.

In Fig. 2 ist ein Blockschaltbild gezeigt, bei der die Feld platten X1, X2 mit einem zugehörigen Meßkanal in einer Meßein richtung 10X verbunden sind. Des gleichen sind die Feldplatten Y1, Y2 mit den zugehörigen Meßkanälen in der Meßeinrichtung 10Y und die Feldplatten 21, 22 mit den zugehörigen Meßkanälen der Meßeinrichtung 10Z verbunden. Die Ausgangssignale der Meßeinrichtungen werden an eine Auswerteeinrichtung 20 ange legt und das von der Auswerteeinrichtung ermittelte Ergebnis an eine Anzeige 30 geliefert. Die Auswerteeinrichtung 20 um faßt vorzugsweise Analog/Digitalwandler, und einen Mikropro zessor, der die digitalen Signale weiterverarbeitet. Vorzugs weise werden die Ausgangssignale quadriert, anschließend die Summe der Quadrate gebildet und dann die. Quadratwurzel der Summe berechnet. Außerdem erfolgt eine Skalierung. Das ska lierte Ergebnis wird an eine digitale Anzeige und/oder eine analoge Anzeige, beispielsweise in Form eines Balkendiagramms ausgegeben. Vorzugsweise wird dabei gemäß der früheren Pa tentanmeldung des Anmelders P 197 57 705.9 die elektromagneti sche Gesamtbelastung bestimmt. Hierzu ist zusätzlich zu den dargestellten elektrischen Meßeinrichtungen eine Magnetfeld meßeinrichtung vorzusehen, wobei die Magnetfeldsensoren vor zugsweise im feldfreien Raum angeordnet sind, der von den Feldplatten für die E-Feldmessung gebildet wird. Dabei sind die Magnetfeldsensoren mit den elektrischen Feldsensoren me chanisch und/oder elektrisch verbunden. In Fig. 2, a block diagram is shown in which the field plates X1, X2 are connected to an associated measuring channel in a measuring device 10 X. Of the same, the field plates Y1, Y2 connected to the corresponding measuring channels of the measuring device 10 in Y and the field plates 21, 22 with the corresponding measuring channels of the measuring device 10 Z. The output signals of the measuring devices are placed on an evaluation device 20 and the result determined by the evaluation device is supplied to a display 30 . The evaluation device 20 preferably comprises an analog / digital converter, and a microprocessor which further processes the digital signals. The output signals are preferably squared, then the sum of the squares is formed and then the. Square root of the sum calculated. There is also scaling. The scaled result is output to a digital display and / or an analog display, for example in the form of a bar chart. Preferably, the total electromagnetic load is determined in accordance with applicant's earlier patent application P 197 57 705.9. For this purpose, in addition to the electrical measuring devices shown, a magnetic field measuring device is to be provided, the magnetic field sensors being preferably arranged in the field-free space which is formed by the field plates for the E-field measurement. The magnetic field sensors are mechanically and / or electrically connected to the electrical field sensors.

Fig. 3 zeigt eine Prinzipschaltung einer Meßeinrichtung 10X von Fig. 2. Die Meßeinrichtung 10Y und 10Z sind jeweils gleich aufgebaut. Der Eingangsanschluß X1 ist über einen kapazitiven Spannungsteiler mit einem ersten Kondensator C11 und einem zweiten Kondensator C12 an Masse angeschlossen. Weiterhin ist der Eingangsanschluß X1 über einen Ohmschen Spannungsteiler mit einem Widerstand R11 und einem Widerstand R12 an Masse an geschlossen. Ein Abgriffspunkt zwischen den Kondensatoren C11 und C12 und zwischen den Widerständen R11 und R12 ist gemein sam an den nicht-invertierenden Eingang eines ersten Verstär kers V11 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Verstärkers V11 ist über einen Widerstand R13 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers verbunden und über einen weiteren Widerstand R14 ist der invertierende Eingang mit Masse verbunden. Der Ausgang des ersten Verstärkers ist über einen Widerstand R15 an dem nicht-invertierenden Eingang eines dritten Verstärkers V3 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Widerstand R16 an den nicht-invertierenden Eingang angeschlossen ist. Fig. 3 shows a basic circuit of a measuring device 10 X of Fig. 2. The measuring device 10 Y and 10 Z are each constructed identically. The input terminal X1 is connected to ground via a capacitive voltage divider with a first capacitor C11 and a second capacitor C12. Furthermore, the input terminal X1 is connected to ground via an ohmic voltage divider with a resistor R11 and a resistor R12. A tap between the capacitors C11 and C12 and between the resistors R11 and R12 is commonly connected to the non-inverting input of a first amplifier V11. The output of the first amplifier V11 is connected to the inverting input of the amplifier via a resistor R13 and the inverting input is connected to ground via a further resistor R14. The output of the first amplifier is connected via a resistor R15 to the non-inverting input of a third amplifier V3, the output of which is connected via a resistor R16 to the non-inverting input.

In gleicher Weise ist der Eingangsanschluß X2 über einen kapa zitiven Spannungsteiler C21, C22 und Ohmschen Spannungsteiler R21, R22 an Masse angeschlossen. Von den Abgriffspunkten zwi schen den Kondensatoren und den Widerständen besteht eine Ver bindung zu dem nicht-invertierenden Eingang eines zweiten Ver stärkers V21. Dieser zweite Verstärker V21 ist mit den Wider ständen R23 und R24 beschaltet. Der Ausgang des zweiten Ver stärkers ist über einen weiteren Widerstand R25 mit dem inver tierenden Eingang des dritten Verstärkers verbunden, wobei der invertierende Eingang über einen Widerstand R26 mit Masse ver bunden ist.In the same way, the input connection X2 is via a kapa quotative voltage dividers C21, C22 and ohmic voltage dividers R21, R22 connected to ground. From the tapping points between There is a ver between the capacitors and the resistors binding to the non-inverting input of a second ver stronger V21. This second amplifier V21 is with the cons R23 and R24 are connected. The exit of the second ver starter is connected to the inverter via a further resistor R25 ting input of the third amplifier connected, the inverting input via a resistor R26 to ground ver is bound.

Mindestens eine oder mehrere der Schaltungskomponenten der Meßeinrichtung 10X wird für jeden Meßkanal derart eingestellt, daß ein Meßsignal der zugehörigen Feldplatte derart korrigiert wird, das eine isotrope E-Feldmessung durchführbar ist. Vor zugsweise wird die Verstärkung des ersten Verstärkers V11 und/oder die Verstärkung des zweiten Verstärkers V21 derart eingestellt, daß ein zu großes Meßsignal verringert wird, oder ein zu kleines Meßsignal verstärkt wird. Dazu werden die Wi derstandswerte der zugehörigen Beschaltung, d. h. R13, R14 bzw. R23, R24, entsprechend ausgewählt. Ebenso, bzw. zusätzlich ist die Verstärkung der einzelnen Meßsignale jeweils getrennt am dritten Verstärker einstellbar, d. h. durch Wahl der Wider standswerte von R15, R16 für den Meßkanal X1 und Wahl der Wi derstandswerte R25, R26 für den Meßkanal X2. Alternativ bzw. zusätzlich ist eine Einstellung der Meßsignale durch Wahl der Kapazitätswerte der Kondensatoren C11, C12 und/oder der Wider standswerte R11, R12 bzw. C21, C22 und/oder R21, R22 möglich.At least one or more of the circuit components of the measuring device 10 X is set for each measuring channel in such a way that a measuring signal of the associated field plate is corrected in such a way that an isotropic E field measurement can be carried out. Before the gain of the first amplifier V11 and / or the gain of the second amplifier V21 is preferably set such that an excessively large measurement signal is reduced or an excessively small measurement signal is amplified. For this purpose, the resistance values of the associated circuitry, ie R13, R14 or R23, R24, are selected accordingly. Likewise, or additionally, the gain of the individual measurement signals can be set separately on the third amplifier, ie by selecting the resistance values of R15, R16 for the measurement channel X1 and selection of the resistance values R25, R26 for the measurement channel X2. Alternatively or additionally, the measurement signals can be set by selecting the capacitance values of the capacitors C11, C12 and / or the resistance values R11, R12 or C21, C22 and / or R21, R22.

Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen, die hier nicht dargestellt sind, wird das Ausgangssignal des ersten Verstär kers V11 und des zweiten Verstärkers V21 direkt an die Auswer teeinrichtung 20 geliefert, jeweils analogdigital gewandelt und in der Auswerteeinrichtung die Kompensation durch mathema tische Berechnung durchgeführt.According to further preferred embodiments, which are not shown here, the output signal of the first amplifier V11 and the second amplifier V21 is supplied directly to the evaluation device 20 , in each case converted from analog to digital, and the compensation is carried out in the evaluation device by mathematical calculation.

Alternativ oder zusätzlich wird das Verhältnis der Größe jeder Feldplatte eines Feldplattenpaares so eingestellt, daß die Feldplatte, an der eine Feldüberhöhung auftritt, kleiner ist als die Feldplatte, an der eine Felderniedrigung auftritt.Alternatively, or in addition, the ratio of size to each Field plate of a pair of field plates set so that the Field plate on which a field elevation occurs is smaller than the field plate where field depression occurs.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird eine Anordnung und ein Ver fahren zum Kalibrieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung be schrieben. Zwischen zwei gegenüberliegenden Kalibrierplatten 41 und 42 wird ein im wesentlichen homogenes E-Feld ausgebil det, das durch die parallelen Linien angedeutet wird. In die ses homogene E-Feld wird die Meßvorrichtung so eingebracht, daß die Feldplatten jeweils eines Feldplattenpaares senkrecht zu den E-Feldlinien angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind die Feldplatten Z1 und Z2 senkrecht zu den E-Feldlinien angeordnet. Das Meßgerät ist über die stabförmige Verbindung mit einer Ecke der würfelförmigen Anordnung des Feldsensors verbunden. Es ist hier schematisch in der Zeichenebene darge stellt. In dieser Anordnung wird vorzugsweise ein niederfre quentes Wechselfeld angelegt und die dabei auftretenden Meßsignale gemessen und anschließend korrigiert. In der hier dargestellten Anordnung entsteht aufgrund der Nähe des Meßge rätes zu dem Feldsensor eine Feldverzerrung, d. h. eine Feldüberhöhung an der Feldplatte Z1 und eine Felderniedrigung an der Feldplatte Z2. Diese Verzerrungen werden in der vorste hend beschriebenen Weise durch Änderung bzw. Auswahl der Feld plattengröße bzw. des Verhältnisses der beiden Feldplattengrö ßen durch Einstellen der Verstärkung innerhalb eines Meßkanals der Meßeinrichtung oder durch mathematische Berechnung kompen siert.An arrangement and a method for calibrating the device according to the invention will be described with reference to FIG. 4. Between two opposite calibration plates 41 and 42 , an essentially homogeneous E field is formed, which is indicated by the parallel lines. The measuring device is introduced into this homogeneous E field in such a way that the field plates of a pair of field plates are arranged perpendicular to the E field lines. In the example shown, the field plates Z1 and Z2 are arranged perpendicular to the E field lines. The measuring device is connected via the rod-shaped connection to a corner of the cube-shaped arrangement of the field sensor. It is shown here schematically in the drawing level. In this arrangement, a low-frequency alternating field is preferably applied and the measurement signals occurring are measured and then corrected. In the arrangement shown here, due to the proximity of the measuring device to the field sensor, field distortion occurs, ie a field increase on the field plate Z1 and a field depression on the field plate Z2. These distortions are compensated in the manner described above by changing or selecting the field plate size or the ratio of the two field plate sizes by adjusting the gain within a measuring channel of the measuring device or by mathematical calculation.

In einem weiteren Schritt wird die Meßvorrichtung derart in das E-Feld eingebracht, das beispielsweise die Feldplatten Y1 und Y2 senkrecht zu den E-Feldlinien angeordnet sind. Außerdem wird die Kompensation wie zuvor beschrieben, durchgeführt. In einem noch weiteren Schritt werden dann die Feldplatten X1, X2 senkrecht zu den E-Feldlinien ausgerichtet und die dabei auf tretenden Meßsignale ermittelt und kompensiert. Da in dem ge zeigten Beispiel die Feldplatten X1 und X2 weitgehend symmetrisch zu dem Meßgerät angeordnet sind, ist die Kompensa tion in der Regel in geringerem Maß erforderlich, als bei den anderen Feldplattenpaaren. In a further step, the measuring device is in introduced the E-field, for example the field plates Y1 and Y2 are arranged perpendicular to the E field lines. Moreover the compensation is carried out as described above. In The field plates X1, X2 aligned perpendicular to the E field lines and the occurring measuring signals determined and compensated. Since in the ge showed the field plates X1 and X2 largely are arranged symmetrically to the measuring device, is the compensation tion is generally required to a lesser extent than with the other field plate pairs.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Kalibrierung der Meßvorrichtung möglich, wobei eine oder eine Kombination meh rerer obengenannten Kompensationsmaßnahmen verwendet wird. An ordnung und Abmessung der einzelnen Komponenten wie Größe und Form des Feldsensors sowie Größe und Form des Gehäuses für die Meßvorrichtung und Länge und Form der stabförmigen Verbindung lassen sich auf diese Weise individuell ausgleichen.With the method according to the invention, calibration of the Measuring device possible, with one or a combination meh rerer above compensation measures is used. On Order and dimensions of the individual components such as size and Shape of the field sensor and size and shape of the housing for the Measuring device and length and shape of the rod-shaped connection can be individually compensated in this way.

Claims

1. Device for measuring electrical fields, characterized by ,
a field sensor with at least one pair of field plates and a measuring device which is electrically conductively connected to the field sensor,
wherein the measuring device each has a measuring channel which is connected to an associated field plate and delivers a measurement signal from the connected field plate, and
compensation takes place in which at least one measurement signal is corrected in such a way that an E field is detected isotropically.

2. Device according to claim 1, wherein at least one measuring channel has an amplifier whose gain is adjustable is and the measurement signal can be corrected.

3. Device according to claim 1 or 2, wherein each measuring channel has an analog / digital converter that the given if amplified analog measurement signal from a field plate digitized and a computing device digitizing th signals of the two field plates of a pair of field plates compensated in which preferably at least one digitali multiplicated signal with an adjustable factor is decorated.

4. Device according to one of claims 1 to 3, wherein the Ratio of the size of the two field plates of a field plate pair to each other is chosen such that a Compensation of the measurement signals is achieved by field distortion of the electric field due to the arrangement is caused from the field sensor and measuring device.

5. Device according to one of claims 1 to 4, wherein the Measuring device a device for electronic compen sation, with which in particular an asymmetrical Arrangement of the field plates in relation to the measuring device is compensated.

6. The device of claim 5, wherein the gain in egg nem measuring channel, which is connected to the field plate, the is further away from the measuring device, is smaller than the gain in the measuring channel that with the other field plate is connected to this pair of field plates ge hear.

7. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the Field sensor has three pairs of field plates, which are so arranged net are that they lie in the areas of a cube where in the measuring device in an electrically conductive Ge is arranged and this housing via a rod, preferably in the area of a corner of the cubic shape order is arranged.

8. Device according to one of claims 1 to 6, wherein the Field sensor has three pairs of field plates, each of Spherical surface sections are formed, which together ei form a spherical field sensor, the measuring device device arranged in an electrically conductive housing is and this housing over a rod with the kugelför Field sensor is connected.

9. The device according to claim 7 or 8, wherein the measurement signal of the field plate of a field plate pair, that of the Housing is further away to compensate for any tendency field increase on this field plate is reduced and the measurement signal from the other field plate to the off is increased like a field depression.

10. The device according to one of claims 1 to 9, with a Magnetic field sensor and an associated measuring device, preferably for three-dimensional detection of a magnet field.

11. The device according to claim 10, wherein the magnetic field sensor within a cube-shaped or spherical field sors is arranged, the field plate arrangement Shields the interior of the field sensor against electrical fields.

12. The apparatus of claim 10, wherein the magnetic field sensors are arranged outside of the electrical field sensor and are mechanically and / or electrically connected to it.

13. Method for calibrating the device in particular according to one of claims 1 to 12, wherein the device is brought into a preferably homogeneous E-field, that the field lines are perpendicular to the field plates calibrating field plate pair are directed to the voltages occurring in the field plates are measured and then the measurement signals by compensation in such a way corrected that the E-field is recorded isotropically.

14. The method of claim 13, wherein the steps are for each Field plate pair can be repeated.

15. The method of claim 13 or 14, wherein the electrical Field is a low-frequency alternating field.

16. The method according to any one of claims 13 to 15, wherein according to before calibrating the device an electric field is preferably recorded and measured three-dimensionally and preferably three-dimensional magnetic field at the same time sional is recorded and measured.