IT202100011957A1

IT202100011957A1 - ISOTROPIC ELECTRIC FIELD AND MAGNETIC FIELD SENSOR AND RELATED DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS

Info

Publication number: IT202100011957A1
Application number: IT102021000011957A
Authority: IT
Inventors: Roberto Ruggeri
Original assignee: Microrad Di Roberto Ruggeri Ditta Individuale
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2022-11-10

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

?SENSORE ISOTROPICO DI CAMPO ELETTRICO E DI CAMPO MAGNETICO E RELATIVO DISPOSITIVO PER LA MISURAZIONE DI CAMPI ELETTRICI E MAGNETICI? ?ISOTROPIC SENSOR OF ELECTRIC FIELD AND MAGNETIC FIELD AND RELATED DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS?

Settore Tecnico dell?Invenzione Technical Sector of the Invention

La presente invenzione ? relativa, in generale, al settore degli strumenti per la misura in aria di campi elettromagnetici ed, in particolare, ai sensori di campo elettrico e/o magnetico con caratteristiche isotropiche (ovvero in grado di rilevare l?intensit? del campo elettrico e/o magnetico presente in una regione dello spazio indipendentemente dall?orientamento del campo elettrico e/o magnetico e del sensore stesso nella regione dello spazio considerata), i quali possono essere convenientemente configurati per misurare campi a bassa frequenza, in particolare coprendo un intervallo di frequenze che parte dai valori di frequenza dei campi statici fino a valori di frequenza nell?ordine di qualche centinaia di kHz. The present invention ? relating, in general, to the sector of instruments for measuring electromagnetic fields in air and, in particular, to electric and/or magnetic field sensors with isotropic characteristics (i.e. able to detect the intensity of the electric field and/or magnetic field present in a region of space regardless of the orientation of the electric and/or magnetic field and of the sensor itself in the region of space considered), which can be conveniently configured to measure low-frequency fields, in particular covering a range of frequencies which starts from the frequency values of static fields up to frequency values in the order of a few hundred kHz.

Pi? specificatamente, la presente invenzione concerne un sensore isotropico di campo elettrico e di campo magnetico ed un relativo dispositivo di misura di campi elettrici e magnetici. Pi? specifically, the present invention relates to an isotropic sensor of electric and magnetic fields and a related device for measuring electric and magnetic fields.

Stato dell?Arte State of art

Come ? noto, i sensori isotropici sono tipicamente realizzati in modo tale da poter misurare alternativamente o solamente il campo elettrico, oppure solamente il campo magnetico. Infatti, al fine di garantire un sufficiente livello di isotropia, tali sensori sono generalmente costituiti da almeno tre elementi sensibili ortogonali fra loro, la cui risposta viene poi ricombinata per ottenere un valore complessivo di intensit? del campo elettrico oppure magnetico, a seconda della grandezza fisica che s?intende misurare. As ? known, isotropic sensors are typically made in such a way as to be able to measure alternatively either only the electric field, or only the magnetic field. In fact, in order to ensure a sufficient level of isotropy, these sensors are generally made up of at least three orthogonal sensing elements, whose response is then recombined to obtain an overall intensity value. of the electric or magnetic field, depending on the physical quantity to be measured.

Nel caso dei sensori di campo elettrico, gli elementi sensibili sono tipicamente di tipo capacitivo (ad esempio condensatori a facce piane), mentre, nel caso dei sensori di campo magnetico, gli elementi sensibili sono tipicamente di tipo induttivo (ad esempio spire e avvolgimenti filari) oppure elementi comprendenti materiali magnetoresistivi o dispositivi che sfruttano l?effetto Hall (questi ultimi essendo in grado di rilevare anche campi magnetici statici diversamente dalle spire ad induzione). In the case of electric field sensors, the sensitive elements are typically of the capacitive type (for example flat-faced capacitors), while, in the case of magnetic field sensors, the sensitive elements are typically of the inductive type (for example coils and wire windings ) or elements comprising magnetoresistive materials or devices which exploit the Hall effect (the latter being able to detect also static magnetic fields unlike induction loops).

La Richiedente ha potuto osservare che l?inserimento nella medesima regione spaziale di un sensore di campo elettrico ed un sensore di campo magnetico comporta diverse difficolt? tecniche non trascurabili. Infatti, l?assemblaggio di almeno sei elementi sensibili in una stessa regione spaziale circoscritta, nonch? spesso normata, risulta piuttosto complesso, soprattutto dovendo tener conto del fatto che gli elementi sensibili di ciascun sensore non devono reciprocamente influenzarsi al fine di evitare errori nella misura dei campi elettrici e/o magnetici. Has the Applicant been able to observe that the insertion in the same spatial region of an electric field sensor and a magnetic field sensor involves various difficulties? non-negligible techniques. In fact, the assembly of at least six sensitive elements in the same circumscribed spatial region, as well as? often regulated, it is rather complex, above all having to take into account the fact that the sensitive elements of each sensor must not mutually influence each other in order to avoid errors in the measurement of the electric and/or magnetic fields.

Sono, comunque, attualmente noti sensori per la misura simultanea del campo elettrico e del campo magnetico. However, sensors for the simultaneous measurement of the electric field and the magnetic field are currently known.

Ad esempio, DE 196 47 830 A1 e US 6,242,911 B1 descrivono un sensore di campo per misurare campi magnetici e/o elettrici, che include un sensore di campo elettrico ed un sensore di campo magnetico, in cui il sensore di campo elettrico comprende almeno sei piastre capacitive disposte, ciascuna, in corrispondenza di una rispettiva faccia di uno stesso cubo, mentre il sensore di campo magnetico ? disposto all?interno di detto cubo (ossia nello spazio interno definito dalle almeno sei piastre capacitive) e pu? essere realizzato per mezzo di spire, sensori ad effetto Hall, magnetoresistori o simili. In questo modo, il campo magnetico, che ? affetto in minor misura dalla presenza di superfici metalliche, specie alle frequenze pi? basse, pu? raggiungere in modo pressoch? imperturbato gli elementi per la misurazione del campo magnetico disposti all?interno del cubo. For example, DE 196 47 830 A1 and US 6,242,911 B1 disclose a field sensor for measuring magnetic and/or electric fields, which includes an electric field sensor and a magnetic field sensor, wherein the electric field sensor comprises at least six capacitive plates arranged, each, in correspondence with a respective face of the same cube, while the magnetic field sensor ? disposed inside said cube (ie in the internal space defined by at least six capacitive plates) and pu? be realized by means of loops, Hall effect sensors, magnetoresistors or the like. In this way, the magnetic field, which is? affected to a lesser extent by the presence of metal surfaces, especially at frequencies pi? low, can? reach so almost? unperturbed the elements for measuring the magnetic field arranged inside the cube.

Inoltre, anche EP 2 876 456 A1 descrive un sensore isotropico di campo elettrico e di campo magnetico in cui elementi di tipo capacitivo per le misure di campo elettrico sono disposti in modo tale da definire uno spazio interno in cui sono alloggiati elementi (in particolare spire elettriche) per le misure di campo magnetico. Furthermore, also EP 2 876 456 A1 discloses an isotropic sensor of electric field and magnetic field in which elements of the capacitive type for electric field measurements are arranged in such a way as to define an internal space in which elements (in particular coils electrical) for magnetic field measurements.

Oggetto e Riassunto dell?Invenzione Object and Summary of the Invention

La Richiedente ha avuto modo di osservare che i sensori isotropici per la misurazione di campi elettrici e magnetici attualmente noti presentano significativi margini di miglioramento, in particolare in termini di ingombro spaziale dei sensori, nonch? in termini di simmetria e concentricit? delle relative strutture, le quali sono strettamente legate alle caratteristiche isotropiche dei sensori e, quindi, alle capacit? di rilevamento e misurazione simultanea di campi elettrici e magnetici. The Applicant has observed that the currently known isotropic sensors for measuring electric and magnetic fields have significant margins for improvement, in particular in terms of spatial dimensions of the sensors, as well as in terms of symmetry and concentricity? of the related structures, which are closely related to the isotropic characteristics of the sensors and, therefore, to the capabilities? for simultaneous sensing and measurement of electric and magnetic fields.

Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un sensore isotropico di campo elettrico e di campo magnetico che risolva i problemi dell?arte nota. Purpose of the present invention? therefore that of providing an isotropic sensor of electric field and magnetic field which solves the problems of the prior art.

Secondo la presente invenzione viene messo a disposizione un sensore isotropico di campo elettrico e di campo magnetico e un relativo dispositivo per la misurazione di campi elettrici e magnetici, come rivendicato nelle rivendicazioni allegate. According to the present invention there is provided an isotropic sensor of electric and magnetic fields and a related device for measuring electric and magnetic fields, as claimed in the attached claims.

Breve Descrizione dei Disegni Brief Description of the Drawings

La Figura 1 illustra una vista prospettica di un sensore isotropico di campo elettrico e di campo magnetico secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione. Figure 1 illustrates a perspective view of an isotropic electric field and magnetic field sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

La Figura 2 illustra uno schema a blocchi di un dispositivo per la misurazione di campi elettrici e magnetici secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione. Figure 2 illustrates a block diagram of a device for measuring electric and magnetic fields according to a preferred embodiment of the present invention.

Descrizione di Preferite Forme di Realizzazione dell?Invenzione Description of Preferred Embodiments of the Invention

La presente invenzione verr? ora descritta in dettaglio con riferimento alle figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma le si deve accordare il pi? ampio ambito protettivo conforme con le caratteristiche descritte e rivendicate. This invention will come now described in detail with reference to the attached figures to allow an expert person to make and use it. Various modifications to the embodiments described will be immediately apparent to skilled persons and the generic principles described can be applied to other embodiments and applications without thereby departing from the protective scope of the present invention, as defined in the attached claims. Therefore, the present invention is not to be considered limited to the embodiments described and illustrated, but is to be accorded as much as possible to it. broad protective scope in accordance with the characteristics described and claimed.

Ove non definito in altro modo, tutti i termini tecnici e scientifici qui utilizzati hanno lo stesso significato comunemente utilizzato da persone di ordinaria esperienza nel settore di pertinenza della presente invenzione. In caso di conflitto, la presente descrizione, comprese le definizioni fornite, risulter? vincolante. Inoltre, gli esempi sono forniti a puro scopo illustrativo e come tali non devono essere considerati limitativi. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning commonly used by persons of ordinary experience in the field pertaining to the present invention. In the event of a conflict, this description, including any definitions provided, will binding. Furthermore, the examples are provided for illustrative purposes only and as such should not be considered limiting.

In particolare, gli schemi a blocchi inclusi nelle figure allegate e descritti in seguito non sono da intendersi come rappresentazione delle caratteristiche strutturali (ovvero limitazioni costruttive), ma devono essere interpretati come rappresentazione di caratteristiche funzionali, propriet? cio? intrinseche dei dispositivi definite dagli effetti ottenuti (ovvero limitazioni funzionali) che possono essere implementate in modi diversi, quindi in modo da proteggere le funzionalit? dello stesso (possibilit? di funzionare). In particular, the block diagrams included in the attached figures and described below are not to be understood as a representation of the structural characteristics (ie construction limitations), but must be interpreted as a representation of functional characteristics, properties? that is? intrinsic characteristics of the devices defined by the effects obtained (ie functional limitations) which can be implemented in different ways, therefore in order to protect the functionalities? of the same (possibility? to work).

Al fine di facilitare la comprensione delle forme di realizzazione qui descritte, si far? riferimento ad alcune specifiche forme di realizzazione e un linguaggio specifico sar? utilizzato per descrivere le stesse. La terminologia utilizzata nel presente documento ha lo scopo di descrivere solo particolari realizzazioni, e non ? destinata a limitare l'ambito della presente invenzione. In order to facilitate understanding of the embodiments described herein, reference to some specific embodiments and a specific language sar? used to describe them. The terminology used in this document is intended to describe only particular realizations, and not ? intended to limit the scope of the present invention.

La Figura 1 illustra un sensore isotropico 1 di campo elettrico e di campo magnetico comprendente: Figure 1 illustrates an isotropic electric field and magnetic field sensor 1 comprising:

- un sensore di campo magnetico 2; e - a magnetic field sensor 2; And

- un sensore di campo elettrico 3, - an electric field sensor 3,

in cui il sensore di campo magnetico 2 definisce una regione dello spazio S interna al sensore di campo magnetico 2 stesso all?interno della quale ? alloggiato il sensore di campo elettrico 3. in which the magnetic field sensor 2 defines a region of space S inside the magnetic field sensor 2 itself within which ? the electric field sensor 3 is housed.

Il sensore isotropico 1 comprende inoltre un supporto 4 configurato per portare il sensore di campo elettrico 3 e per supportare il sensore di campo magnetico 2; in maggior dettaglio, il supporto 4 supporta il sensore di campo magnetico 2 in modo tale che quest?ultimo definisca con il supporto 4 la regione dello spazio S dentro la quale ? disposto il sensore di campo elettrico 3. The isotropic sensor 1 further comprises a support 4 configured to carry the electric field sensor 3 and to support the magnetic field sensor 2; in greater detail, the support 4 supports the magnetic field sensor 2 in such a way that the latter defines with the support 4 the region of space S within which ? placed the electric field sensor 3.

In maggior dettaglio, il supporto 4 comprende: More specifically, support 4 includes:

- una base 4A configurata per supportare il sensore di campo magnetico 2 e per definire con quest?ultimo la regione dello spazio S; e - a base 4A configured to support the magnetic field sensor 2 and to define with the latter the region of space S; And

- un elemento di rialzo 4B, monolitico con la base 4A e configurato per portare il sensore di campo elettrico 3. - a riser element 4B, monolithic with the base 4A and configured to carry the electric field sensor 3.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il sensore di campo magnetico 2 comprende una pluralit? di avvolgimenti 5 (tre nella presente forma di realizzazione) ortogonali e concentrici fra loro; in particolare, la pluralit? di avvolgimenti 5 ? progettata per circondare a distanza il sensore di campo elettrico 3. Ciascun avvolgimento 5 ? disposto su un rispettivo piano di estensione, qui disposti parallelamente rispetto a rispettivi piani XY, XZ e YZ di un sistema di riferimento ad esempio di tipo cartesiano XYZ, in modo tale che gli avvolgimenti 5 del sensore di campo magnetico 2 cos? disposti consentano di rilevare e misurare, ciascuno, il campo magnetico B lungo una rispettiva direzione perpendicolare al rispettivo piano di estensione , in particolare lungo un rispettivo degli assi X, Y, Z del sistema di riferimento cartesiano XYZ. In altre parole, gli avvolgimenti 5 rappresentano gli elementi sensibili del sensore di campo magnetico 2, per cui la presenza di un campo magnetico B genera, in ogni avvolgimento 5, una rispettiva corrente indotta legata a, e quindi indicativa di, una rispettiva componente del campo magnetico B lungo il rispettivo asse X, Y, Z di detto avvolgimento 5. According to one aspect of the present invention, the magnetic field sensor 2 comprises a plurality of of windings 5 (three in the present embodiment) perpendicular and concentric to each other; in particular, the plurality of windings 5 ? designed to remotely surround the electric field sensor 3. Each winding 5 ? arranged on a respective plane of extension, here arranged parallel to respective planes XY, XZ and YZ of a reference system for example of the Cartesian type XYZ, so that the windings 5 of the magnetic field sensor 2 thus? arranged allow each of the magnetic field B to be detected and measured along a respective direction perpendicular to the respective extension plane, in particular along a respective axes X, Y, Z of the Cartesian reference system XYZ. In other words, the windings 5 represent the sensitive elements of the magnetic field sensor 2, whereby the presence of a magnetic field B generates, in each winding 5, a respective induced current linked to, and therefore indicative of, a respective component of the magnetic field B along the respective X, Y, Z axis of said winding 5.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il sensore di campo elettrico 3 comprende una pluralit? di piastre 6 di materiale conduttivo aventi forma arbitraria e disposte all'interno della regione S in modo tale che ciascuna piastra 6 risulti affacciata almeno ad un?altra corrispondente piastra 6 formando cos? una rispettiva coppia di piastre 6; ciascuna coppia di piastre 6 forma un elemento capacitivo in grado di rilevare, sotto forma di differenza di potenziale ?V tra le piastre 6 di detta coppia, una corrispondente componente del campo elettrico E presente nella regione S. According to one aspect of the present invention, the electric field sensor 3 comprises a plurality of of plates 6 of conductive material having arbitrary shape and arranged inside the region S in such a way that each plate 6 faces at least one other corresponding plate 6 thus forming a respective pair of plates 6; each pair of plates 6 forms a capacitive element capable of detecting, in the form of potential difference ?V between the plates 6 of said pair, a corresponding component of the electric field E present in the region S.

In maggior dettaglio, secondo un aspetto della presente invenzione, il sensore di campo elettrico 3 qui comprende sei piastre 6 piane e aventi la medesima forma; in particolare, le piastre 6 sono affacciate a due a due fra loro in modo tale che risultino accoppiate fra loro, formando complessivamente tre coppie di piastre 6. Le coppie di piastre 6 sono quindi disposte parallelamente rispetto a rispettivi piani XY, XZ e YZ del sistema di riferimento cartesiano XYZ in modo tale che ciascuna coppia di piastre 6 rilevi una rispettiva componente del campo elettrico E lungo un rispettivo asse X, Y, Z ortogonale a detta coppia di piastre 6. In altre parole, quando il sensore isotropico 1 ? in uso, la presenza di un campo elettrico E genera, in ciascuna coppia di piastre 6, una rispettiva differenza di potenziale legata a, e quindi indicativa di, una rispettiva componente del campo elettrico E lungo il rispettivo asse X, Y, Z ortogonale a detta coppia di piastre 6. In greater detail, according to one aspect of the present invention, the electric field sensor 3 here comprises six flat plates 6 having the same shape; in particular, the plates 6 face each other in pairs so that they are coupled together, forming a total of three pairs of plates 6. The pairs of plates 6 are therefore arranged parallel to respective planes XY, XZ and YZ of the Cartesian reference system XYZ in such a way that each pair of plates 6 detects a respective component of the electric field E along a respective axis X, Y, Z orthogonal to said pair of plates 6. In other words, when the isotropic sensor 1 ? in use, the presence of an electric field E generates, in each pair of plates 6, a respective potential difference linked to, and therefore indicative of, a respective component of the electric field E along the respective axis X, Y, Z orthogonal to said pair of plates 6.

Secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione, il sensore di campo elettrico 3 pu? convenientemente comprendere dodici piastre 6 piane e di forma quadrata, in cui sei prime piastre 6 sono disposte in corrispondenza di, ed esternamente a, sei facce di una struttura di forma cubica e sei seconde piastre 6 sono disposte in corrispondenza delle, e internamente alle, sei facce di detta struttura di forma cubica, in modo tale che ogni prima piastra 6 risulti affacciata ed accoppiata ad una corrispondente seconda piastra 6 formando in tal modo sei coppie di piastre 6, ovvero sei elementi capacitivi a facce piane disposti in corrispondenza delle sei facce della struttura di forma cubica. Le seconde piastre 6 possono essere convenientemente fuse tra loro formando cos? una unica superficie conduttiva equipotenziale. In questo modo, il campo elettrico E pu? essere misurato valutando, per ogni asse X, Y, Z, una rispettiva differenza di potenziale tra le due prime piastre 6 ortogonali a detto asse X, Y, Z. According to another embodiment of the present invention, the electric field sensor 3 can conveniently comprising twelve flat and square-shaped plates 6, in which six first plates 6 are arranged at and outside of six faces of a cubic-shaped structure and six second plates 6 are arranged at and inside the six faces of said cubic-shaped structure, so that each first plate 6 faces and is coupled to a corresponding second plate 6, thus forming six pairs of plates 6, i.e. six flat-faced capacitive elements arranged in correspondence with the six faces of the cubic structure. The second plates 6 can be conveniently fused together thus forming a single equipotential conductive surface. In this way, the electric field E can? be measured by evaluating, for each X, Y, Z axis, a respective potential difference between the first two plates 6 orthogonal to said X, Y, Z axis.

Inoltre, la Figura 2 illustra un dispositivo 10 per la misurazione di campi elettrici e magnetici comprendente: Further, Figure 2 illustrates a device 10 for measuring electric and magnetic fields comprising:

- il sensore isotropico 1; e - the isotropic sensor 1; And

- un sistema di elaborazione 11, che ? - a processing system 11, which ?

- collegato al sensore isotropico 1 per ricevere primi segnali indicativi delle correnti indotte negli avvolgimenti 5 del sensore di campo magnetico 2 e secondi segnali indicativi delle tensioni elettriche presenti ai capi di ogni coppia di piastre 6 affacciate (ossia di ogni condensatore a facce piane) del sensore di campo elettrico 3 e - connected to the isotropic sensor 1 to receive first signals indicative of the currents induced in the windings 5 of the magnetic field sensor 2 and second signals indicative of the electric voltages present at the ends of each pair of facing plates 6 (i.e. of each flat-faced capacitor) of the electric field sensor 3 e

- configurato per misurare campi magnetici B sulla base dei primi segnali ricevuti e campi elettrici E sulla base dei secondi segnali ricevuti. - configured to measure magnetic fields B based on the first signals received and electric fields E based on the second signals received.

La struttura chiusa metallica (preferibilmente cubica) del sensore di campo elettrico 3 pu? essere convenientemente provvista di una pluralit? di aperture/fessure (non mostrate) configurate per consentire il passaggio di opportuni cavi (non mostrati) per l?alimentazione elettrica e per la trasmissione di segnali tra il sensore 1 ed il sistema di elaborazione 11, nonch? tra quest?ultimo ed eventuali dispositivi/sistemi esterni (ad esempio dispositivi/sistemi di controllo). The metallic closed structure (preferably cubic) of the electric field sensor 3 can? be conveniently provided with a plurality? of openings/slits (not shown) configured to allow the passage of suitable cables (not shown) for the electric power supply and for the transmission of signals between the sensor 1 and the processing system 11, as well as between the latter and any external devices/systems (for example control devices/systems).

Secondo una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, il sistema di elaborazione 11 ? alloggiato all?interno della struttura chiusa del sensore di campo elettrico 3 in modo tale che il sistema di elaborazione 11 sia protetto dall?esterno. According to a preferred embodiment of the present invention, the processing system 11 is housed inside the closed structure of the electric field sensor 3 so that the processing system 11 is protected from the outside.

Alternativamente, secondo una diversa forma di realizzazione della presente invenzione, il sistema di elaborazione 11 potrebbe, invece, essere parzialmente o totalmente esterno al sensore 1. Alternatively, according to a different embodiment of the present invention, the processing system 11 could instead be partially or totally external to the sensor 1.

Inoltre, secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, il sistema di elaborazione 11 pu? essere convenientemente configurato per compensare elettronicamente l?effetto gabbia di Faraday generato dagli avvolgimenti 5 del sensore di campo magnetico 2 rispetto al campo elettrico E, fenomeno che risulta evidente soprattutto alle frequenze pi? basse. Furthermore, according to a further aspect of the present invention, the processing system 11 can be conveniently configured to electronically compensate for the Faraday cage effect generated by the windings 5 of the magnetic field sensor 2 with respect to the electric field E, a phenomenon which is evident above all at the lowest frequencies? low.

In aggiunta, preferibilmente, il sensore 1 comprende anche una pluralit? di sensori ad effetto Hall o magnetoresistivi (non mostrati) disposti internamente alla struttura definita del sensore di campo elettrico 3 e configurati per rilevare e misurare campi magnetostatici e/o a frequenze estremamente basse, ad esempio dell?ordine di pochi Hertz. In addition, preferably, the sensor 1 also comprises a plurality of of Hall effect or magnetoresistive sensors (not shown) arranged inside the defined structure of the electric field sensor 3 and configured to detect and measure magnetostatic and/or extremely low frequency fields, for example of the order of a few Hertz.

Sulla base di quanto precedentemente descritto sono evidenti i vantaggi che la presente invenzione consente di raggiungere. On the basis of what has been described above, the advantages which the present invention allows to achieve are evident.

In particolare, il sensore isotropico 1 secondo la presente invenzione si presta bene all?esecuzione di misure di campo elettrico e magnetico alle frequenze pi? elevate, dato che la pluralit? di avvolgimenti 5 non ? coperta da superfici metalliche e che le piastre 6, al crescere della frequenza, risultano sempre meno schermate dalla pluralit? di avvolgimenti 5; secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il sensore isotropico 1 consente in particolare di ottenere le seguenti bande di funzionamento: In particular, the isotropic sensor 1 according to the present invention lends itself well to carrying out electric and magnetic field measurements at the lowest frequencies? high, given that the plurality? of windings 5 not ? covered by metal surfaces and that the plates 6, as the frequency increases, are less and less shielded by the plurality? of windings 5; according to an embodiment of the present invention, the isotropic sensor 1 allows in particular to obtain the following operating bands:

- 1 Hz-1 MHz per i campi elettrici E; e - 1 Hz-1 MHz for electric fields E; And

- 0 Hz-1 MHz per i campi magnetici B; - 0 Hz-1 MHz for magnetic fields B;

Secondo ulteriori forme di realizzazione della presente invenzione, il sensore isotropico 1 consente di ottenere anche frequenze superiori al MHz. According to further embodiments of the present invention, the isotropic sensor 1 also allows frequencies above MHz to be obtained.

Inoltre, il sensore isotropico 1 secondo la presente invenzione ? caratterizzato da una struttura simmetrica e concentrica (si veda in Figura 1 la disposizione degli avvolgimenti 5 e delle piastre 6); tali caratteristiche di simmetria e concentricit? si riflettono sulle caratteristiche isotropiche del sensore isotropico 1, nonch? sulla capacit? di quest?ultimo di rilevare e misurare simultaneamente campi magnetici B ed elettrici E nella medesima regione dello spazio, ovvero di poter rilevare e misurare in modo efficace i campi magnetici B ed elettrici E lungo gli assi X, Y, Z. Furthermore, the isotropic sensor 1 according to the present invention ? characterized by a symmetrical and concentric structure (see in Figure 1 the arrangement of the windings 5 and of the plates 6); such characteristics of symmetry and concentricity? are reflected on the isotropic characteristics of the isotropic sensor 1, as well as? on the capacity? of the latter to simultaneously detect and measure magnetic fields B and electric E in the same region of space, or to be able to effectively detect and measure the magnetic fields B and electric E along the X, Y, Z axes.

Inoltre, il sensore 1 secondo la presente invenzione ha una struttura tale da ridurre sensibilmente il proprio ingombro spaziale, in quanto tale ingombro ? limitato unicamente dal perimetro definito dagli avvolgimenti 5 del sensore di campo magnetico 2; si noti che la superficie di ciascun avvolgimento 5 ? in genere specificata nelle norme di misura e ammonta, ad esempio, a 100 cm<2 >secondo le norme CENELEC EN 50500 e IEC EN 62311, 62233. Furthermore, the sensor 1 according to the present invention has a structure such as to significantly reduce its spatial dimensions, since such dimensions ? limited only by the perimeter defined by the windings 5 of the magnetic field sensor 2; note that the surface of each winding 5 ? usually specified in the measurement standards and amounts, for example, to 100 cm<2 > according to the CENELEC EN 50500 and IEC EN 62311, 62233 standards.

Claims

1. Isotropic electric field and magnetic field sensor (1), comprising:

- a magnetic field sensor (2); And

- an electric field sensor (3);

characterized in that the magnetic field sensor (2) defines a region of space (S) inside the magnetic field sensor (2) itself, within which ? the electric field sensor (3) is housed.

The isotropic electric field and magnetic field sensor of claim 1, wherein the magnetic field sensor (2) comprises a plurality of sensors. of windings (5) which remotely surround the electric field sensor (3), are each arranged on a respective plane of extension and are orthogonal and concentric to each other, so that each winding (5) allows to measure a respective component of magnetic field orthogonal to the respective plane of extension.

The isotropic electric field and magnetic field sensor according to claim 1 or 2, wherein the electric field sensor (3) comprises a plurality of sensors. of pairs of metal plates (6), in which the metal plates (6) of each pair are parallel to each other and orthogonal to the other metal plates (6), so that each pair of metal plates (6) allows to measure a respective component electric field orthogonal to the metal plates (6) of said pair.

The isotropic electric field and magnetic field sensor of claim 3, wherein the metal plates (6) of the electric field sensor (3) are arranged such that they form a closed structure, preferably cubic in shape.

5. The isotropic electric field and magnetic field sensor of claim 4 further comprising a plurality of sensors. of Hall effect or magnetoresistive sensors arranged inside the closed structure formed by the metal plates (6) of the electric field sensor (3) and configured to measure magnetostatic fields.

The isotropic electric field and magnetic field sensor according to any preceding claim, further comprising a holder (4) including:

- an element (4A) configured to support the magnetic field sensor (2); And

- an element (4B) configured to support the electric field sensor (3).

7. Device for measuring electric and magnetic fields (10) comprising:

- the isotropic electric field and magnetic field sensor (1) as defined in any preceding claim; And

- a processing system (11), which ?

- connected to the isotropic electric field and magnetic field sensor (1) to receive first signals from the magnetic field sensor (2) and second signals from the electric field sensor (3) and

- configured to perform magnetic field measurements on the basis of the first signals received and electric field measurements on the basis of the second signals received.

The electric and magnetic field measuring device of claim 7, wherein the processing system (11) is partially or entirely housed inside the electric field sensor (3).

The device for measuring electric and magnetic fields according to claim 7 or 8, wherein the processing system (11) is configured to electronically compensate for a Faraday cage effect generated by the magnetic field sensor (2) on electric fields.