DE2024419A1

DE2024419A1 - Measurement of electric fields

Info

Publication number: DE2024419A1
Application number: DE19702024419
Authority: DE
Inventors: Harald Prof. Dr. 6232 Neuenhain Straubel
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1970-05-20
Filing date: 1970-05-20
Publication date: 1971-12-02

Description

MESSUNG ELEKTRISCHER FELDER Die zunehmende Verwendung von Kunststoffen führt zu dauernd steigenden Transportmengen in der Industrie. Da die meisten dieser Stoffe hochisolierend sind, treten entsprechend hohe Aufladungen bei der Berührung mit Leitern (Tankwagen) auf. MEASUREMENT OF ELECTRIC FIELDS The increasing use of plastics leads to constantly increasing transport volumes in industry. As most of this Substances are highly insulating, correspondingly high charges occur when they are touched with ladders (tank trucks).

Speziell bei sehr feinen Pulvern sowie bei brennbaren Flüssigkeiten hat dies schon zu Explosionen geführt.Especially for very fine powders and flammable liquids this has already led to explosions.

Man ist deshalb daran interessiert, die bei der Behandlung und Förderung solcher Güter entstehenden Aufladungen bzw.One is therefore interested in the treatment and promotion charges arising from such goods or

Feldstärken ständig kontrollieren zu können. Hierfür gibt es auf dem Markt geeignete Elektrometer und Anordnungen, wie z.B. die "Feldmühle", Schwingkondensatorelektrometer, mit denen auch in einem Tankwagen über der Flüssigkeit oder über dem Schüttgut gemessen werden kann.To be able to constantly control field strengths. For this there is on the Electrometers and arrangements suitable for the market, such as the "field mill", oscillating capacitor electrometer, with those also measured in a tank truck above the liquid or above the bulk material can be.

Der Nachteil all' dieser Geräte ist, daß sie zu einem Teil aus Metall bestehen und damit eine mehr oder minder große Kapazität gegenüber dem zu messenden Gut darstellen. Da diese Geräte vorschriftsmäßig geerdet sein müssen und u.U.The disadvantage of all of these devices is that they are made of one piece of metal exist and thus a more or less large capacity compared to that to be measured Represent well. Since these devices must be properly grounded and, under certain circumstances,

äußere Stromquellen benötigen, besteht die Gefahr einer Entladung zwischen Gerät und Prüfgut.require external power sources, there is a risk of discharge between device and test item.

Das erfindungsgemäße Verfahren will derartige Gefahren einer Aufladung ausschließen. Erfindungsgemäß wird eine optische Messung der durch die Aufladung bewirkten Feldstärken vorgenommen, wobei praktisch das ganze Gerät aus geeigneten Isolierstoffen gefertigt werden kann.The method according to the invention aims at such charging hazards exclude. According to the invention, an optical measurement of the by the charge effected field strengths made, with practically the whole device from suitable Insulating materials can be manufactured.

Verwendet wird die Tatsache, daß bestimmte Kristalle unter dem Einfluß elektrischer Felder die Richtung des polarisierten Lichtes verdrehen. Demgemäß besteht das Gerät aus einer Beleuchtungseinrichtung, einem Polarisator, einem Analysator sowie aus dem gegen elektrische Felder empfindlichen Kristall, z.B. aus Lithiumniobat. Es können also alle Teile aus Isolatoren gefertigt sein.The fact that certain crystals are under the influence is used electric fields the direction of the polarized Twist the light. Accordingly, the device consists of a lighting device, a polarizer, an analyzer and the crystal, which is sensitive to electric fields, e.g. from lithium niobate. So all parts can be made from insulators.

Wird das Gerät z.B. in den Tank gehalten, so daß der Kristall dem elektrischen Feld ausgesetzt ist, so wird zwischen den vorher gekreuzten Polarisatoren eine Lichtmenge durchgelassen, die der Feldstärke proportional ist. Das Gerät kann unter verschiedenen Winkeln zur Flüssigkeitsoberfläche gehalten werden und somit auch die Richtung der Feldlinien bestimmen.For example, if the device is held in the tank so that the crystal is is exposed to an electric field, so is between the previously crossed polarizers an amount of light transmitted that is proportional to the field strength. The device can be held at different angles to the liquid surface and thus also determine the direction of the field lines.

Die Messung erfolgt durch Verdrehung des einen Polarisators soweit, bis kein Licht mehr hindurchtritt. Das Licht kann von außerhalb des Tanks eingespiegelt oder über eine Fiberoptik eingeführt werden. Eine Erdung ist in keinem Falle nötig.The measurement is carried out by turning one polarizer until until no more light comes through. The light can be reflected from outside the tank or introduced via a fiber optic. Grounding is never necessary.

Es ist auch möglich, die Beleuchtung im Gerät selbst unterzubringen, etwa in Form einer kleinen Glühlampe und einer Batteriezelle. Die Kapazität bleibt dabei so klein, daß eine Zündgefahr nicht eintritt.It is also possible to accommodate the lighting in the device itself, in the form of a small incandescent lamp and one Battery cell. the The capacity remains so small that there is no risk of ignition.

Da das erwähnte Lithiumniobat bereits bei einer Spannung von ca. 40 V eine 90°-Drehung bewirkt, muß für höhere Feldstärken ein "Abschwächer" eingebaut werden.Since the aforementioned lithium niobate is already used at a voltage of approx. 40 V causes a 90 ° turn, an "attenuator" must be installed for higher field strengths will.

Er kann im einfachsten Falle aus einem "Nebenschluß" oder "Hauptschluß" von passenden Dielektrika bestehen, oder auch aus einem Dielektrikum, das mit einer entsprechend dünnen (durchsichtigen) Metallschicht überzogen ist. Erfindungsgemäß lassen sich das Dielektrikum oder die Metallschicht gleichzeitig dazu verwenden, die elektrischen Feldlinien in bestimmter Richtung dem Kristall zuzuleiten.In the simplest case, it can consist of a "shunt" or "main line" consist of suitable dielectrics, or of a dielectric with a is coated with a correspondingly thin (transparent) metal layer. According to the invention can the dielectric or the metal layer be used at the same time to direct the electric field lines to the crystal in a certain direction.

Eine Skizze veranschaulicht den Aufbau einer Ausführungsart der Erfindung. Mit 1 ist der Tankbehälter bezeichnet, dessen inneres Feld ausgemessen werden soll. Das Gerät selbst besteht aus einem Kunststoffrahmen 2, in den ein Polarisator 3, ein die Polarisationsebene unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes verdrehender Kristall 4 und ein Analysator 5 eingebaut sind, sowie zwei Spiegeln 6 und 7.A sketch illustrates the structure of an embodiment of the invention. The tank container is designated by 1, the inner field of which is to be measured. The device itself consists of a plastic frame 2, in which a polarizer 3, one that rotates the plane of polarization under the influence of an electric field Crystal 4 and an analyzer 5 are built in, as well as two mirrors 6 and 7.

Das Licht fällt von außen durch den Polarisator 3, den Kristall 4 und den Analysator 5 und wird über die Spiegel6, 7 dem Auge des Beobachters zugeleitet. Anstelle des Auges kann auch eine Photozelle angebracht werden Durch einen Drehstab 8 aus Isolierstoff wird ein Zahnrad 9 angetrieben, das in die gezahnte Fassung des Polarisators 3 oder Analysators 5 eingreift. Mittels des Drehstabes 8 wird also wieder auf Dunkelheit eingestellt.The light falls from the outside through the polarizer 3, the crystal 4 and the analyzer 5 and is fed to the observer's eye via the mirrors 6, 7. Instead of the eye, a photocell can also be attached by means of a torsion bar 8 made of insulating material, a gear 9 is driven, which is in the toothed version of the Polarizer 3 or analyzer 5 engages. By means of the torsion bar 8 is so set to darkness again.

Claims

1. Procedure for practically capacity-free measurement of electric fields, characterized in that crystals (4) are used which represent the plane of polarization of the penetrating light under the influence of an electric field.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rotation the plane of polarization is reduced by dielectric shunt or main circuits. will.

3. The method according to claim 1, characterized in that the on the field strength acting on the crystal (4) through thin, transparent metal layers is decreased.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Field lines through dielectric or electrically conductive bodies or layers the crystal (4) are directed.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the light used to irradiate the crystal (4) is reflected in directly from the outside or is initiated via a fiber optic.

6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 5, characterized in that this consists of a polarizer (3), one the polarization plane of the penetrating light twisting under the influence of an electric field Crystal (4), for example made of lithium niobate and an analyzer (5), the entire device being constructed from insulating material.

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