KR20160084933A - Apparatus and method for measuring electric field - Google Patents

Apparatus and method for measuring electric field Download PDF

Info

Publication number
KR20160084933A
KR20160084933A KR1020150001303A KR20150001303A KR20160084933A KR 20160084933 A KR20160084933 A KR 20160084933A KR 1020150001303 A KR1020150001303 A KR 1020150001303A KR 20150001303 A KR20150001303 A KR 20150001303A KR 20160084933 A KR20160084933 A KR 20160084933A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electric field
conductors
rotation
rotor
difference
Prior art date
Application number
KR1020150001303A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101698987B1 (en
Inventor
이진환
세메르치디스 야니스
Original Assignee
기초과학연구원
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 기초과학연구원, 한국과학기술원 filed Critical 기초과학연구원
Priority to KR1020150001303A priority Critical patent/KR101698987B1/en
Publication of KR20160084933A publication Critical patent/KR20160084933A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101698987B1 publication Critical patent/KR101698987B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Abstract

An apparatus for measuring an electric field according to one embodiment of the present invention comprises: a rotator unit containing two conductors which rotate around a rotating center while facing each other, and are insulated from each other; a rotating driving unit which rotates the two conductors; a detecting unit which is electrically connected to the two conductors respectively, and when an amount of electrical charge induced to the two respective conductors by the electric field is changed by means of rotation, detects currents by the change of the induced electrical charge; a chopper unit which detects a phase gap between a phase of the currents and a phase caused by the rotation of the rotator unit; and a calculation unit which calculates the level of the electric field on the basis of the currents and the phase gap. The two conductors are exposed to the electric field and contain exposure units respectively which rotate around the rotating center while facing each other on the same rotation plane.

Description

전기장 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING ELECTRIC FIELD}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING ELECTRIC FIELD [0002]

본 발명은 전기장(electric field) 측정 장치 및 방법에 관한 것이며, 보다 자세하게는 전기장 내에서 회전자부에 유도된 유도 전하량이 회전자부의 회전에 의해 변화되도록 하고, 이러한 변화에 의해 발생된 전류를 기초로 전기장의 세기를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric field measurement apparatus and method, and more particularly, to an electric field measurement apparatus and method, in which the amount of induced charge induced in a rotor portion in an electric field is changed by rotation of a rotor portion, To an apparatus and method for measuring the strength of an electric field.

현재 전기장(전계, electric field)을 측정하기 위한 다양한 장치 및 방법들이 제안되어 있다. Various apparatuses and methods for measuring the electric field (electric field) have been proposed.

그 중에서, 측정하고자 하는 전기장 내에서 도체에 유도된 전하량을 기초로 전기장을 측정하는 방법이 있다. 이러한 방법 중에는 서로 동일한 길이로 나란하게 배치된 동판(copper plate)과 알루미늄 호일(aluminum foil) 스트립(strip)이 전기장 내에서 편향(deflection)되는 정도를 기초로 전기장을 측정하는 방법이 있다. 도체인 알루미늄 호일 스트립과 동판의 한쪽 끝단은, 측정하고자 하는 전기장에서 동일한 극성으로 전하가 유도된다. 따라서, 동일한 극성의 전하에 의해 끝단에서 발생한 척력은 동판보다 연성이 큰 알루미늄 호일 스트립의 끝단이 편향(deflection)되도록 한다. 이 때, 편향되는 정도를 레이저를 이용하여 측정하면 유도된 전하량 및 전기장을 측정할 수 있다.Among them, there is a method of measuring an electric field based on the amount of electric charge induced in a conductor in an electric field to be measured. Among these methods, there is a method of measuring an electric field based on the degree of deflection of a copper plate and an aluminum foil strip which are arranged side by side at equal lengths in an electric field. The aluminum foil strip, which is a conductor, and one end of the copper plate are charged with the same polarity in the electric field to be measured. Therefore, the repulsive force generated at the end by the charge of the same polarity causes deflection of the end of the aluminum foil strip, which is more flexible than the copper plate. At this time, the amount of electric charge and the electric field induced can be measured by measuring the degree of deflection using a laser.

전술한 방법의 경우 전기장을 1V/m의 정밀도로 측정할 수 있다. 그러나, 다양한 전자장치의 등장으로 종래에 제안된 장치 및 방법들보다 정밀하게 전기장을 측정할 수 있는 장치 및 방법에 대한 개발이 요구된다.
In the case of the above-described method, the electric field can be measured with a precision of 1 V / m. However, there is a need for development of apparatuses and methods capable of measuring electric fields more precisely than the devices and methods conventionally proposed with the advent of various electronic devices.

미국공개특허 2003-0173960 (2003.09.18. 공개)U.S. Published Patent Application 2003-0173960 (published on September 18, 2003)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전기장 내에서 도체에 유도된 전하량이 변화되도록 하고 이러한 변화에 의해 발생된 전류를 기초로 전기장의 세기를 정밀하게 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus and method for precisely measuring an electric field intensity based on a current generated by a change in the amount of charge induced in a conductor in an electric field.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. will be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기장 측정 장치는 회전 중심을 기준으로 마주보며 회전하는 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는 회전자부, 상기 2개의 도체를 회전시키는 회전 구동부, 상기 2개의 도체와 각각 전기적으로 연결되며, 전기장에 의해 상기 2개의 도체 각각에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되면 상기 유도된 전하량의 변화에 의한 전류를 검출하는 검출부, 상기 전류의 위상과 상기 회전자부의 회전에 따른 위상 간의 위상차를 검출하는 초퍼부 및 상기 전류 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산하는 연산부를 포함하고, 상기 2개의 도체는 상기 전기장에 노출되며, 상기 회전 중심을 기준으로 동일한 회전 평면에서 서로 마주보며 회전하는 노출부를 각각 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an electric field measuring apparatus comprising: a rotor portion including two conductors insulated from each other and rotating in opposite directions with respect to a rotation center; a rotation driving portion rotating the two conductors; A detection unit for detecting a current due to a change in the amount of charge induced when an amount of charge induced in each of the two conductors is changed by rotation due to an electric field and a phase corresponding to the rotation of the rotor, And a calculator for calculating the intensity of the electric field on the basis of the current and the phase difference, wherein the two conductors are exposed to the electric field, and the two conductors are exposed to the electric field, And each of them includes an opposed rotating portion.

또한, 상기 회전자부는 상기 2개의 도체 각각의 상기 노출부를 제외한 나머지 부분을 상기 전기장으로부터 차폐시키는 차폐부를 더 포함할 수 있다.The rotor may further include a shielding portion that shields each of the two conductors except for the exposed portion from the electric field.

또한, 상기 2개의 도체 각각에 포함된 노출부는 상기 도체의 길이방향을 기준으로 끝단에 배치될 수 있다.In addition, the exposed portions included in each of the two conductors may be disposed at the ends with respect to the longitudinal direction of the conductors.

또한, 상기 2개의 도체 중 어느 하나의 도체에 포함된 노출부는 상기 회전자부의 회전 중심으로부터 인출되며, 상기 2개의 도체 중 다른 하나의 도체에 포함된 노출부는 상기 회전자부의 회전 중심에서 기 설정된 거리만큼 이격된 위치로부터 인출될 수 있다.The exposed portion included in one of the two conductors is drawn out from the center of rotation of the rotor, and the exposed portion included in the other of the two conductors has a predetermined distance from the center of rotation of the rotor As shown in Fig.

또한, 상기 2개의 도체 각각에 포함된 노출부는 상기 도체의 길이방향을 기준으로 중단에 배치될 수 있다.In addition, the exposed portions included in each of the two conductors may be disposed at the interruption with respect to the longitudinal direction of the conductor.

또한, 상기 2개의 도체 각각의 끝단에 배치되는 노출부는 서로 마주보는 반구(hemisphere)일 수 있다.In addition, the exposed portions disposed at the ends of the two conductors may be hemispheres facing each other.

또한, 상기 검출부는 상기 2개의 도체 각각으로부터 전달된 전류의 차를 증폭하여 상기 연산부로 전달하는 증폭기(amplifier)를 포함하고, 상기 연산부는 상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산할 수 있다.The detector may further include an amplifier for amplifying the difference between the currents delivered from the two conductors and transmitting the amplified difference to the calculator, wherein the calculator calculates the difference between the amplitudes of the amplified currents and the phase difference, The strength can be calculated.

또한, 상기 연산부는 상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 입력으로 하여 상기 전기장의 세기를 연산하는 록-인 증폭기(lock-in amplifier)를 포함할 수 있다.In addition, the operation unit may include a lock-in amplifier that calculates an intensity of the electric field based on the difference between the amplified current and the phase difference.

본 발명의 다른 실시예에 따른 회전자부, 회전 구동부, 검출부, 초퍼부 및 연산부를 포함하는 전기장 측정 장치를 이용한 전기장 측정 방법은 회전 중심을 기준으로 마주보며 회전하는 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는 상기 회전자부를 상기 회전 구동부가 회전시키는 단계, 전기장에서 상기 2개의 도체 각각에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되면 상기 유도된 전하량의 변화에 의한 전류를 상기 검출부가 검출하는 단계, 상기 전류의 위상과 상기 회전자부의 회전에 따른 위상 간의 위상차를 상기 초퍼부가 검출하는 단계 및 상기 전류 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 상기 연산부가 연산하는 단계를 포함하며, 상기 2개의 도체는 상기 전기장에 노출되며, 상기 회전 중심을 기준으로 동일한 회전 평면에서 서로 마주보며 회전하는 노출부를 각각 포함할 수 있다.An electric field measuring method using an electric field measuring apparatus including a rotor portion, a rotation driving portion, a detecting portion, a chopper portion, and an operation portion according to another embodiment of the present invention includes two conductors insulated from each other Detecting a current due to a change in the amount of charge induced when the amount of charge induced in each of the two conductors is changed by rotation in an electric field, rotating the rotary section by the rotary drive section, Detecting a phase difference between a phase corresponding to the rotation of the rotor and the phase of the rotation of the rotor, and calculating the intensity of the electric field based on the current and the phase difference, Exposed and rotated in the same rotational plane with respect to the center of rotation, Respectively.

또한, 상기 검출하는 단계는 상기 2개의 도체 각각으로부터 전달된 전류의 차를 증폭하여 상기 연산부로 전달하고, 상기 연산하는 단계는 상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산할 수 있다.
The detecting step may amplify the difference between the currents delivered from the two conductors and transmit the amplified difference to the calculating unit. The calculating step may calculate the intensity of the electric field based on the difference between the amplified current and the phase difference, can do.

본 발명의 일 실시예에 따르면 전기장 내에서 도체에 유도된 전하량이 도체의 회전에 의해 변화되도록 하고 이러한 변화에 의해 발생된 전류 및 회전자부의 회전에 따른 위상을 검출함으로써 보다 정밀하게 전기장의 세기를 측정할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the amount of electric charge induced in the electric conductor in the electric field is changed by the rotation of the conductor, and the electric current generated by the change and the phase corresponding to the rotation of the rotor are detected, Can be measured.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전기장을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 회전자부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 회전자부의 구성을 도시한 도면이다.1 is a view conceptually showing the configuration of an electric field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a process of measuring an electric field according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the configuration of an electric field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a configuration of a rotor part of an electric field measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5 is a view showing the configuration of a rotor portion of an electric field measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions in the embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of the user, the intention or the custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 살펴보기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 구성을 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a view conceptually showing the configuration of an electric field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치(100)는 회전 구동부(110), 회전자부(120), 검출부(130), 초퍼(chopper)부(140) 및 연산부(150)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 전기장 측정 장치(100)의 구성은 예시적인 것이므로 본 발명의 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 1, an electric field measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a rotation driving unit 110, a rotor 120, a detecting unit 130, a chopper unit 140, ). However, since the configuration of the electric field measuring apparatus 100 is an example, the spirit of the present invention is not limited thereto.

여기서, 전기장(electric field)은 전하(electron)로 인해 전기력이 미치는 공간이고, 전기장의 세기는 전기장 내의 한 점에 단위 양전하를 놓았을 때 그 전하가 받는 전기력의 크기이며 그 단위는 V/m이다. 이러한 전기장의 방향은 고(high)전위인 양극에서 저(low)전위인 음극 방향으로 향한다.Here, an electric field is a space in which an electric force is caused by an electron, and an electric field intensity is a magnitude of an electric force received when a unit positive charge is placed at a point within an electric field, and the unit is V / m . The direction of this electric field is in the direction of the cathode which is a low electric potential from the anode which is the high electric potential.

회전 구동부(110)는 회전자부(120)를 회전시킨다. 이를 위해 회전 구동부(110)는 회전력을 발생시키는 수단, 예를 들면 모터(motor)를 포함할 수 있으며, 이러한 모터는 별도의 전원에 의해 구동 가능하다. The rotation driving unit 110 rotates the rotor 120. To this end, the rotation driving unit 110 may include a means for generating a rotational force, for example, a motor, which may be driven by a separate power source.

회전자부(120)는 전기장 내에서 전하가 유도되며 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는데, 다만 2개 이상 또는 이하의 도체를 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다. The rotor portion 120 includes two conductors that are induced in the electric field and are insulated from each other, but do not preclude the inclusion of two or more conductors.

여기서 2개의 도체는 전기장에 노출되는 노출부를 포함할 수 있으며, 이러한 2개의 도체에 포함된 노출부 각각은 회전자부(120)의 회전 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 배치될 수 있다. 따라서, 전기장 내에서 전기장의 양전극과 상대적으로 가까운 거리에 있는 어느 하나의 도체는 노출부에 의해 음전하가 유도되고 전기장의 음전극과 상대적으로 가까운 거리에 있는 다른 하나의 도체는 노출부에 의해 양전하가 유도될 수 있으며, 전기장의 양전극 및 음전극으로부터 동일한 거리에 있는 도체는 노출부에 의해 유도된 전하량의 총합이 0일 수 있다.Here, the two conductors may include an exposed portion exposed to the electric field, and each of the exposed portions included in the two conductors may be disposed in directions opposite to each other with respect to the center of rotation of the rotor 120. Therefore, in the electric field, one conductor which is relatively close to the positive electrode of the electric field has a negative charge induced by the exposed portion and another conductor which is relatively close to the negative electrode of the electric field, And the conductors at the same distance from the positive electrode and the negative electrode of the electric field may have a total sum of the amounts of charges induced by the exposed portion.

한편, 회전자부(120)의 2개의 도체 각각에 포함된 노출부는 도체의 길이방향을 기준으로 끝단에 배치될 수 있다. 이 때, 어느 하나의 노출부는 회전자부(120)의 회전 중심으로부터 인출되며, 다른 하나의 노출부는 회전자부(120)의 회전 중심에서 기 설정된 거리만큼 이격된 위치로부터 인출될 수 있다. 어느 하나의 노출부와 다른 하나의 노출부가 기 설정된 거리만큼 이격된 경우, 이와 같이 이격된 거리에 의해 정의되는 가상의 판(plate)은 본 전기장 측정 장치(100)가 고(high) 자기장에서도 간섭을 적게 받고 전기장을 측정하도록 할 수 있다.On the other hand, the exposed portions included in each of the two conductors of the rotor 120 may be disposed at the ends with respect to the longitudinal direction of the conductor. At this time, any one of the exposed portions may be drawn out from the center of rotation of the rotor 120, and the other exposed portion may be drawn out from a position spaced apart from the center of rotation of the rotor 120 by a predetermined distance. A virtual plate defined by the spaced apart distances of one of the exposed portions and the other of the exposed portions is spaced by a predetermined distance so that the present electric field measuring apparatus 100 can detect interference even in a high magnetic field And the electric field can be measured.

회전자부(120)는 2개의 도체 각각의 노출부를 제외한 나머지 부분을 전기장으로부터 차폐시키는 차폐부를 더 포함할 수 있으며, 이러한 차폐부는 노출부를 제외한 도체의 나머지 부분을 전기장으로부터 차폐하여 전하가 유도되지 않도록 할 수 있다.The rotor 120 may further include a shielding portion that shields the remaining portions of the two conductors except for the exposed portion from the electric field. The shielding shields the remaining portion of the conductor except the exposed portion from the electric field to prevent the charge from being induced .

회전자부(120)는 회전 구동부(110)에 의해 회전된다. 구체적으로, 회전자부(120)에 포함된 2개의 도체의 노출부 각각은 전기장 내에서 전하가 유도된 상태로 회전 구동부(110)에 의해 동일 회전 평면 상에서 서로 마주보며 회전될 수 있다. 이 때, 노출부에 의해 도체에 유도된 전하량은 회전에 의해 변화될 수 있다. 회전에 의해 도체와 전기장을 발생시키는 전극(양전극, 음전극)과의 거리가 달라지기 때문이다.The rotor 120 is rotated by the rotation driving unit 110. [ Specifically, each of the exposed portions of the two conductors included in the rotor 120 can be rotated while facing each other on the same rotation plane by the rotation driving unit 110 in a state where charge is induced in the electric field. At this time, the amount of charge induced in the conductor by the exposed portion can be changed by rotation. This is because the distance between the conductor and the electrodes (positive and negative electrodes) that generate an electric field is changed by rotation.

여기서, 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되는 경우에도 2개의 도체 각각에 유도된 전하량은 서로 크기는 같고 방향은 반대가 되는데 이에 대해서는 도 3에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.Here, even when the amount of induced charge is changed by rotation, the amount of charge induced in each of the two conductors is equal to each other and opposite in direction, which will be described in more detail in FIG.

검출부(130)는 2개의 도체와 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 검출부(130)는 어느 하나의 도체가 노출부에 의해 전기장 내에서 양전하로, 다른 하나의 도체가 노출부에 의해 음전하로 유도된다고 했을 때 양전하로 유도된 도체 및 음전하로 유도된 도체 각각과 전기적으로 연결될 수 있다.The detecting unit 130 is electrically connected to the two conductors. For example, the detector 130 may be configured such that when one conductor is positively charged in the electric field by the exposed portion and the other conductor is negatively induced by the exposed portion, the positively induced conductor and the negatively induced conductor Respectively.

검출부(130)는 2개의 도체 각각으로부터 전달되는 전류를 검출한다. 보다 구체적으로, 전기장 내에서 2개의 도체의 전하량은 각각 회전에 의해 변화될 수 있고 이러한 전하량의 변화는 전류를 발생시킬 수 있으므로, 2개의 도체와 각각 전기적으로 연결되는 검출부(130)는 2개의 도체로부터 전달된 전류를 각각 검출할 수 있다.The detection unit 130 detects a current transmitted from each of the two conductors. More specifically, the amount of charge of two conductors in the electric field can be changed by rotation, respectively, and the change in the amount of charge can generate a current, so that the detection part 130, which is electrically connected to each of the two conductors, Can be detected.

검출부(130)는 2개의 도체로부터 전달된 전류의 차를 검출하여 증폭할 수 있다. 이를 위해, 검출부(130)는 증폭기(amplifier)를 포함할 수 있다. 여기서 증폭기는 2개의 도체로부터 각각 전달된 전류를 입력으로 하며 그 차이를 이득 G로 증폭하여 출력하는 차동 증폭기(differential amplifier)일 수 있다.The detection unit 130 can detect and amplify the difference between the currents delivered from the two conductors. For this, the detection unit 130 may include an amplifier. Here, the amplifier may be a differential amplifier that inputs the currents respectively transmitted from the two conductors, amplifies the difference to gain G, and outputs the amplified difference.

초퍼부(140)는 회전자부(120)의 회전 각도를 감지하기 위한 구성을 포함하며, 이를 통해 회전자부(120)의 회전 각도와 전류의 위상 간의 위상차를 출력할 수 있는데, 이러한 초퍼부(140)의 구성과 작용 등은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The chopper unit 140 includes a configuration for sensing the rotation angle of the rotor 120. The chopper unit 140 can output the phase difference between the rotation angle of the rotor 120 and the phase of the current. And the like are obvious to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

연산부(150)는 검출부(130)가 검출한 전류의 차 및 초퍼부(140)가 검출한 위상차를 기초로 전기장의 세기를 연산한다. 이를 위해, 연산부(150)는 검출부(130)가 검출한 전류의 차 및 초퍼부(140)가 검출한 위상차를 입력으로 하는 록-인 증폭기(lock-in amplifier)를 포함할 수 있다. 록-인 증폭기는 저역 통과 필터와 곱셈기의 기능을 수행하는 증폭기이며, 록-인 증폭기의 기능이나 특성 자체는 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.The calculating unit 150 calculates the intensity of the electric field based on the difference between the currents detected by the detecting unit 130 and the phase difference detected by the chopper unit 140. The arithmetic unit 150 may include a lock-in amplifier receiving the difference between the currents detected by the detection unit 130 and the phase difference detected by the chopper unit 140 as inputs. The lock-in amplifier is an amplifier that performs a function of a low-pass filter and a multiplier. Since the function and characteristics of the lock-in amplifier are obvious to those skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

이 때, 록-인 증폭기를 이용할 경우 전류의 차와 위상차를 곱한 성분 중에서 고주파 성분은 제외되고 위상차를 포함한 성분만이 남게 되는데, 이를 이용하면 전기장의 세기를 연산할 수 있으며, 이에 대해서는 도 3에서 보다 자세하게 설명하기로 한다.In this case, when the lock-in amplifier is used, the high frequency component is excluded from the components of the current multiplied by the phase difference, and only the component including the phase difference remains. Using this, the intensity of the electric field can be calculated. This will be described in more detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치를 이용하여 전기장을 측정하는 과정을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a process of measuring an electric field using an electric field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 도 1과 함께 참조하면, 회전자부, 회전 구동부, 검출부, 초퍼부 및 연산부를 포함하는 전기장 측정 장치를 이용하여 전기장을 측정하는 방법에 있어서, 회전 중심을 기준으로 마주보며 회전하고, 전기장에 노출되며 동일한 회전 평면에서 회전하는 노출부를 각각 포함하는 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는 회전자부(120)를 회전 구동부(110)가 회전시킨다(S110).Referring to FIG. 2 together with FIG. 1, there is shown a method for measuring an electric field using an electric field measuring apparatus including a rotor, a rotary drive, a detector, a chopper, and a calculator, The rotation driving unit 110 rotates the rotor unit 120 including two conductors insulated from each other and each including an exposed portion which is exposed in the same rotation plane (S110).

이 후, 전기장에서 2개의 도체 각각에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되면 유도된 전하량의 변화에 의한 전류를 검출부(130)가 검출하고, 전류의 위상과 회전자부(120)의 회전에 따른 위상 간의 위상차를 초퍼부(140)가 검출한다(S120).Thereafter, when the amount of charge induced in each of the two conductors in the electric field is changed by rotation, the detection unit 130 detects the current due to the change in the amount of the induced electric charge, and detects the phase corresponding to the current phase and the rotation of the rotor 120 The chopper unit 140 detects the phase difference between the two signals (S120).

이 후, 전류 및 위상차를 기초로 전기장의 세기를 연산부(150)가 연산한다(S130).Thereafter, the arithmetic unit 150 calculates the intensity of the electric field based on the current and the phase difference (S130).

여기서, 전류의 차를 검출하는 단계(S120)에서는 전류의 차를 증폭하여 연산부(150)로 전달할 수 있으며, 연산하는 단계(S130)에서는 증폭된 전류의 차 및 위상차를 기초로 전기장의 세기를 연산할 수 있다.Here, in the step of detecting the difference of current (S120), the difference of the currents may be amplified and transmitted to the arithmetic unit 150. In the calculating step (S130), the intensity of the electric field is calculated can do.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전기장 내에서 도체에 유도된 전하량이 도체의 회전에 의해 변화되도록 하고 이러한 변화에 의해 발생된 전류 및 회전자부의 회전에 따른 위상을 검출함으로써 보다 정밀하게 전기장의 세기를 측정할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the amount of charge induced in the conductor in the electric field is changed by the rotation of the conductor, and by detecting the current generated by the change and the phase according to the rotation of the rotor, The strength of the electric field can be precisely measured.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기장 측정 장치(100)는 외부 전기장을 측정하기 위한 장치로, 예를 들면 도 3에 도시된 것과 같이 양전극(20)과 음전극(21)에 의해 발생하는 전기장을 측정할 수 있으나 이와 다른 형태로 발생하는 전기장을 측정할 수도 있다.3 is a diagram showing the configuration of an electric field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an electric field measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is an apparatus for measuring an external electric field. For example, the electric field measuring apparatus 100 includes a positive electrode 20 and a negative electrode 21, The electric field generated by the magnetic field can be measured, but it is also possible to measure the electric field generated in a different form.

회전자부(120a)는 전기장 내에서 전하가 유도되며 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는데, 다만 2개 이상 또는 이하의 도체를 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다. The rotor portion 120a includes two conductors whose charges are induced in the electric field and are insulated from each other, but not excluding two or more conductors.

여기서 각각의 도체는 전기장에 노출되는 노출부(121a, 122a)를 포함할 수 있으며, 이러한 2개의 도체에 포함된 노출부 각각(121a, 122a)은 회전자부(120a)의 회전 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 배치될 수 있다. 도 3에서는 노출부(121a)를 포함하는 도체는 전기장의 음전극(21)과 상대적으로 가까우므로 양전하로 유도될 수 있고 노출부(122a)를 포함하는 도체는 전기장의 양전극(20)과 상대적으로 가까우므로 음전하로 유도될 수 있다. Each of the conductors may include exposed portions 121a and 122a exposed to an electric field, and each of the exposed portions 121a and 122a included in the two conductors may be connected to each other with respect to the rotation center of the rotor 120a They can be arranged in opposite directions. In FIG. 3, the conductor including the exposed portion 121a is relatively close to the negative electrode 21 of the electric field, so that the conductor including the exposed portion 122a can be guided to a positive charge and is relatively close to the positive electrode 20 of the electric field So that it can be induced to a negative charge.

또한, 도 3에 도시된 것과 같이 회전자부(120a)의 2개의 도체 각각에 포함된 노출부(121a, 122a)는 도체의 길이방향을 기준으로 끝단에 배치될 수 있다. 이 때, 어느 하나의 노출부(121a)는 회전자부(120a)의 회전 중심으로부터 인출되며, 다른 하나의 노출부(122a)는 회전자부(120a)의 회전 중심에서 기 설정된 거리만큼 이격된 위치로부터 인출될 수 있으며, 이와 같이 이격된 거리에 의해 정의되는 가상의 판(plate)은 본 전기장 측정 장치(100)가 고(high) 자기장에서도 간섭을 적게 받고 전기장을 측정하도록 할 수 있다.Also, as shown in FIG. 3, the exposed portions 121a and 122a included in the two conductors of the rotor 120a may be disposed at the ends with respect to the longitudinal direction of the conductor. At this time, one of the exposed portions 121a is drawn out from the center of rotation of the rotor 120a, and the other exposed portion 122a is separated from the rotational center of the rotor 120a by a predetermined distance And a hypothetical plate defined by such spaced distances can allow the present electric field measurement device 100 to undergo less interference and measure the electric field even in a high magnetic field.

회전자부(120a)는 2개의 도체 각각의 노출부(121a, 122a)를 제외한 나머지 부분을 전기장으로부터 차폐시키는 차폐부(125a)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 차폐부(125a)는 노출부(121a, 122a)를 제외한 도체의 나머지 부분을 전기장으로부터 차폐하여 전하가 유도되지 않도록 할 수 있다.The rotor 120a may further include a shielding portion 125a that shields the remaining portions of the two conductors except for the exposed portions 121a and 122a from the electric field. , 122a may be shielded from the electric field to prevent the charge from being induced.

회전자부(120a)는 회전 구동부(110)에 의해 회전될 수 있다. 이 때, 2개의 도체 각각에 유도된 전하량은 회전에 의해 변화될 수 있다. 회전에 의해 2개의 도체와 전기장을 발생시키는 전극(양전극, 음전극)과의 거리가 달라지기 때문이다. The rotor 120a may be rotated by the rotation driving unit 110. [ At this time, the amount of charge induced in each of the two conductors can be changed by rotation. This is because the distance between the two conductors and the electrodes (positive and negative electrodes) that generate an electric field is changed by rotation.

여기서, 2개의 도체에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되는 경우에도 2개의 도체에 유도된 전하량 각각은 서로 크기는 같고 방향은 반대가 되는데, 이에 대해서는 이하에서 설명하기로 한다.Here, even when the amounts of charges induced in the two conductors are changed by rotation, the amounts of charges induced in the two conductors are equal in magnitude and opposite in direction, which will be described below.

먼저, 노출부(121a)에 의해 어느 하나의 도체에 유도된 전하량은 Q+, 노출부(122a)에 의해 다른 하나의 도체에 유도된 전하량은 Q-, 노출부(121a)와 노출부(122b) 간의 이격 거리를 d, 회전자부(120a)의 회전 각도는 wt(=w*t 또는 θ), Q+ 또는 Q- 지점에서 유도되는 전하량의 최대값을 Q0, 양전극(20)과 음전극(21)에 의한 전기장을 Eapp라고 하기로 하되, 회전자부(120a)의 회전 각도는 양전극(20)으로부터 음전극(21)으로의 전기장의 방향을 기준으로 회전자부(120a)가 회전하는 평면에서 회전한 각도로 측정하기로 하면, 회전 각도가 wt일 때 Q+, Q- 및 Q0는 다음과 같이 정의될 수 있다.
The amount of charge induced in one conductor by the exposed portion 121a is Q + , the amount of charge induced in the other conductor by the exposed portion 122a is Q - , the amount of charge induced by the exposed portion 121a and the exposed portion 122b ) angle of rotation wt (= w * t or θ), Q + or Q of the separation distance between d, rotate the female (120a), - the maximum value of the amount of charges induced at the point Q 0, the positive electrode 20 and the negative electrode ( but be referred to as an electric field according to 21), E app, rotating the female (120a), the rotation angle is the rotation in the plane in which the rotation confident (120a) relative to the direction of the electric field of the negative electrode 21 from positive electrode 20, the rotation of the Assuming measurement at one angle, Q + , Q - and Q 0 can be defined as follows when the rotation angle is wt.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003

Figure pat00003

여기서, 회전 각도가 wt일 때 Q+ 지점에서의 전기장의 합, 즉 Q-에 의한 전기장과 전기장 Eapp의 합은 0이므로 다음과 같은 수식이 성립한다.
Here, when the rotation angle is wt, the sum of the electric fields at the Q + point, that is, the sum of the electric field due to Q - and the electric field E app is 0, and the following equation holds.

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, Q- 지점에서의 전기장 E(Q-,d)는 다음과 같이 정의될 수 있다.
In addition, the electric field E (Q-, d) at the Q - point can be defined as:

Figure pat00005
Figure pat00005

따라서, 수학식 1 내지 수학식 3을 연립하면 다음과 같은 결과가 도출될 수 있다.
Therefore, when the equations (1) to (3) are combined, the following results can be obtained.

Figure pat00006
Figure pat00006

즉, 노출부에 의해 각각의 도체에 유도된 전하량은 회전에 의해 변화되는 경우에도 회전 각도와는 상관없이 크기는 같고 방향은 반대가 됨을 알 수 있다. That is, even if the amount of charge induced to each conductor by the exposed portion is changed by the rotation, the magnitude is the same regardless of the rotation angle, and the direction is opposite.

한편, 유도된 전하량의 변화는 전류를 발생시킬 수 있는데 이 때 유도된 전류는 다음과 같은 수식으로 표현 가능하다.
On the other hand, a change in the induced amount of electric charge can generate a current, which can be expressed by the following equation.

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008

Figure pat00008

검출부(130)는 2개의 도체와 각각 전기적으로 연결된다. 예를 들면, 도 3에 도시된 것과 같이 회전자부(120a)는 2개의 도체를 각각 검출부(130)와 연결시키는 부분(123a, 124a)에 의해 검출부(130)와 연결될 수 있다.The detecting unit 130 is electrically connected to the two conductors, respectively. For example, as shown in FIG. 3, the rotor 120a may be connected to the detector 130 by the portions 123a and 124a connecting the two conductors to the detector 130, respectively.

검출부(130)는 2개의 도체 각각으로부터 전달된 전류의 차를 검출하고 그 차이를 이득 G로 증폭하는 차동 증폭기(differential amplifier)를 포함할 수 있으며, 이러한 차동 증폭기는 도 3에 도시된 것과 같이 2개의 도체로부터 전달된 전류를 각각 입력으로 하고 저항 R1을 갖는 반전(inverting) 증폭기(131, 132)와 이들의 차이를 이득 G로 증폭하는 증폭기(133)를 포함할 수 있으나, 이러한 차동 증폭기의 구성은 예시적인 것에 불과하며 이에 제한되는 것은 아니다.The detection unit 130 may include a differential amplifier that detects the difference of the currents delivered from each of the two conductors and amplifies the difference to the gain G. The differential amplifier may be a 2 Inverting amplifiers 131 and 132 having a resistance R 1 and an amplifier 133 amplifying the difference between the inverters 131 and 132 with a gain G, The configuration is illustrative and not restrictive.

초퍼부(140)는 회전자부(120a)의 회전 각도를 감지하기 위한 구성(141, 142)을 포함할 수 있다. 여기서 구성 142는, N개의 슬롯을 포함하며 회전자부(120a)와 함께 회전하는 구성 141을 통과하는 빛을 검출함으로써 회전자부(120a)의 회전 각도를 검출할 수 있다. 여기서, 전류의 위상을 기준 위상이라고 하면 이를 기초로 초퍼부(140)가 검출하는 회전자부(120a)의 회전 각도를 φ라고 지정할 수 있고, 따라서 초퍼부(140)는 회전자부(120a)와 전류 간의 위상차인 회전 각도를 φ를 검출할 수 있다.The chopper unit 140 may include configurations 141 and 142 for sensing the rotation angle of the rotor 120a. The configuration 142 may detect the angle of rotation of the rotor 120a by detecting light passing through the configuration 141 that includes N slots and rotates with the rotor 120a. If the phase of the current is referred to as a reference phase, the rotation angle of the rotor 120a detected by the chopper unit 140 can be designated as φ based on the phase of the current. Thus, the chopper unit 140 can detect the current The rotation angle? Can be detected.

연산부(150)는 검출부(130)가 검출한 전류의 차 및 초퍼부(140)가 검출한 위상차를 입력으로 하는 록-인 증폭기(lock-in amplifier)를 포함할 수 있으며 이는 전술한 바와 같다.The calculating unit 150 may include a lock-in amplifier receiving the difference of the current detected by the detecting unit 130 and the phase difference detected by the chopper unit 140 as described above.

이 때, 록-인 증폭기를 이용할 경우 전류의 차와 위상차를 곱한 성분 중에서 고주파 성분은 제외되고 위상차를 포함한 성분만이 남게 된다. 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에서 록-인 증폭기에 입력되는 성분은 전류의 차에 반전 증폭기(131, 132)의 저항 R1과 증폭 이득인 G를 곱한 값이며, 이는 다음의 수식으로 표현 가능하다.
In this case, when the lock-in amplifier is used, the high frequency component is excluded and only the component including the phase difference is left among the components of the current difference multiplied by the phase difference. More specifically, components input to the lock-in amplifier in FIG. 3 are values obtained by multiplying the difference in current by the resistance R 1 of the inverting amplifiers 131 and 132 and G, which is an amplification gain, which can be expressed by the following equation .

Figure pat00009
Figure pat00009

또한, 록-인 증폭기에 입력되는 다른 성분은 초퍼부(140)로부터 검출된 위상차 φ를 구성성분으로 갖는 성분이며, 이는 다음의 수식으로 표현 가능하다.
In addition, the other component input to the lock-in amplifier is a component having the phase difference? Detected from the chopper section 140 as a constituent component, which can be expressed by the following equation.

Figure pat00010
Figure pat00010

수학식 6과 수학식 7로 표시된 성분을 각각 도 3에 도시된 록-인 증폭기(150)에 입력할 경우, 수학식 7과 같은 주기를 갖는 수학식 6의 진동성분의 진폭이 이들간의 위상차 φ와 함께 검출되며, 이와 같이 검출된 성분과 수학식 1의 Q0에 대한 수식을 이용하면 Eapp를 측정할 수 있다. . When the components represented by the equations (6) and (7) are input to the lock-in amplifier 150 shown in FIG. 3, the amplitude of the vibration component of the equation (6) And the Eapp can be measured using the thus detected component and the equation for Q0 in Equation 1. < EMI ID = 1.0 > .

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 회전자부의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration of a rotor of an electric field measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG.

도 4a를 참조하면, 회전자부(120b)는 도 3에 도시된 회전자부(120a)와는 달리 노출부(121b, 122b)가 도체의 길이방향을 기준으로 끝단이 아닌 중단에 배치되는 점이 상이하며 그 외에 다른 구성은 도 3에 도시된 것과 모두 동일하다.Referring to FIG. 4A, the rotor 120b is different from the rotor 120a shown in FIG. 3 in that the exposed portions 121b and 122b are disposed at the ends instead of the ends with respect to the longitudinal direction of the conductors, Other configurations are the same as those shown in Fig.

보다 구체적으로 살펴보면, 회전자부(120b)의 노출부(121b, 122b)는 회전자부(120b)의 회전 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 배치된다. 따라서, 전기장 내에서 전기장의 양전극과 상대적으로 가까운 거리에 있는 도체는 노출부에 의해 음전하가 유도되고 전기장의 음전극과 상대적으로 가까운 거리에 있는 도체는 노출부에 의해 양전하가 유도될 수 있다. 이 때, 노출부(121b, 122b)는 도 4a에 도시된 것과 같이 전기적으로 연결되지 않도록 이격(126b 참조)되어 있으며 도 4a에는 도시되지 않은 반대쪽 면에서도 마찬가지로 이격되어 있다.More specifically, the exposed portions 121b and 122b of the rotor 120b are disposed opposite to each other with respect to the center of rotation of the rotor 120b. Therefore, a conductor in a relatively short distance from the positive electrode of the electric field in the electric field can be induced to a positive charge by the exposed portion of a conductor whose negative charge is induced by the exposed portion and a relatively short distance from the negative electrode of the electric field. At this time, the exposed portions 121b and 122b are spaced apart from each other (see 126b) so as not to be electrically connected as shown in FIG. 4A, and are similarly spaced from the opposite surface not shown in FIG. 4A.

여기서, 도 4b는 도 4a에서 A-A'의 단면을 그린 단면도로써, 노출부(121b)는 도체(160)와 연결되고 노출부(122b)는 도체(161)와 연결될 수 있으나 이는 예시적인 형상에 불과하며 이와 다른 방법으로 노출부가 도체와 연결되는 것을 배제하는 것은 아니다.4B is a sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 4A. The exposed portion 121b may be connected to the conductor 160 and the exposed portion 122b may be connected to the conductor 161. However, And it does not exclude that the exposed portion is connected to the conductor in a different way.

회전자부(120b)는 전기장 내에서 전하가 유도된 상태로 회전 구동부(110)에 의해 회전될 수 있다. 이 때, 2개의 도체에서는 회전에 의해 전하량이 변화할 수 있으며, 이에 의해 전류가 발생된다.The rotor 120b may be rotated by the rotation driving unit 110 in a state where charge is induced in the electric field. At this time, in two conductors, the amount of charge may change due to rotation, thereby generating a current.

이하 발생된 전류와 회전 각도에 대한 위상차를 기초로 전기장을 검출하는 것은 도 3과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the detection of the electric field based on the phase difference between the generated current and the rotation angle is the same as that of FIG. 3, so that a description thereof will be omitted.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기장 측정 장치의 회전자부의 구성을 도시한 도면이다.5 is a view showing the configuration of a rotor portion of an electric field measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 회전자부(120c)는 도 3에 도시된 회전자부(120a)와는 달리 노출부(121c, 122c)가 도체의 길이방향을 기준으로 끝단에서 반구(hemisphere)인 점이 상이하며 그 외에 다른 구성은 도 3에 도시된 것과 모두 동일하다.5, the rotor portion 120c is different from the rotor portion 120a shown in FIG. 3 in that the exposed portions 121c and 122c are hemispheres at the ends with respect to the longitudinal direction of the conductor, Other configurations are the same as those shown in Fig.

보다 구체적으로 살펴보면, 회전자부(120c)의 노출부(121c, 122c)는 회전자부(120c)의 회전 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 배치된다. 따라서, 전기장 내에서 전기장의 양전극과 상대적으로 가까운 어느 하나의 도체에는 노출부에 의해 음전하가 유도되고 전기장의 음전극과 상대적으로 가까운 다른 하나의 도체에는 노출부에 의해 양전하가 유도될 수 있다. 이 때, 노출부(121c, 122c)는 서로 이격(126c 참조)되어 있으므로 전기적으로 연결되어 있지 않다.More specifically, the exposed portions 121c and 122c of the rotor 120c are disposed opposite to each other with respect to the center of rotation of the rotor 120c. Therefore, in one electric conductor, which is relatively close to the positive electrode of the electric field in the electric field, a negative electric charge is induced by the exposed portion and a positive electric charge is induced by the exposed portion in the other electric conductor relatively close to the negative electrode of the electric field. At this time, the exposed portions 121c and 122c are not electrically connected because they are separated from each other (see 126c).

회전자부(120c)는 전기장 내에서 전하가 유도된 상태로 회전 구동부(110)에 의해 회전될 수 있다. 이 때, 2개의 도체에서는 회전에 의해 전하량이 변화할 수 있으며, 이에 의해 전류가 발생된다.The rotor 120c can be rotated by the rotation driving unit 110 in a state where charge is induced in the electric field. At this time, in two conductors, the amount of charge may change due to rotation, thereby generating a current.

이하 발생된 전류와 회전 각도에 대한 위상차를 기초로 전기장을 검출하는 것은 도 3과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the detection of the electric field based on the phase difference between the generated current and the rotation angle is the same as that of FIG. 3, so that a description thereof will be omitted.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 전기장 내에서 도체에 유도된 전하량이 도체의 회전에 의해 변화되도록 하고 이러한 변화에 의해 발생된 전류 및 회전자부의 회전에 따른 위상을 검출함으로써 보다 정밀하게 전기장의 세기를 측정할 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the amount of charge induced in the conductor in the electric field is changed by the rotation of the conductor, and by detecting the current generated by the change and the phase according to the rotation of the rotor, The strength of the electric field can be precisely measured.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 전기장 측정 장치
120: 회전자부 130: 검출부
140: 초퍼부 150: 연산부100: electric field measuring device
120: Rotor 130: Detector
140: chopper unit 150:

Claims (10)

회전 중심을 기준으로 마주보며 회전하는 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는 회전자부;
상기 2개의 도체를 회전시키는 회전 구동부;
상기 2개의 도체와 각각 전기적으로 연결되며, 전기장에 의해 상기 2개의 도체 각각에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되면 상기 유도된 전하량의 변화에 의한 전류를 검출하는 검출부;
상기 전류의 위상과 상기 회전자부의 회전에 따른 위상 간의 위상차를 검출하는 초퍼부; 및
상기 전류 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산하는 연산부를 포함하고,
상기 2개의 도체는,
상기 전기장에 노출되며, 상기 회전 중심을 기준으로 동일한 회전 평면에서 서로 마주보며 회전하는 노출부를 각각 포함하는
전기장 측정 장치.
A rotor including two conductors insulated from each other and rotating opposite to each other with respect to a rotation center;
A rotation driving unit for rotating the two conductors;
A detector electrically connected to the two conductors and detecting a current due to a change in the amount of charge when the amount of charge induced in each of the two conductors is changed by rotation by an electric field;
A chopper unit for detecting a phase difference between a phase of the current and a phase of the current according to the rotation of the rotor; And
And an operation unit for calculating the intensity of the electric field based on the current and the phase difference,
Wherein the two conductors comprise:
And an exposure unit which is exposed to the electric field and rotates facing each other in the same rotation plane with respect to the rotation center
Electric field measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 회전자부는,
상기 2개의 도체 각각의 상기 노출부를 제외한 나머지 부분을 상기 전기장으로부터 차폐시키는 차폐부를 더 포함하는
전기장 측정 장치.
The method according to claim 1,
The rotor portion
And a shielding portion for shielding a remaining portion of each of the two conductors except for the exposed portion from the electric field
Electric field measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 2개의 도체 각각에 포함된 노출부는,
상기 도체의 길이방향을 기준으로 끝단에 배치되는
전기장 측정 장치.
The method according to claim 1,
And the exposed portions included in each of the two conductors are connected to each other,
And is disposed at an end with respect to the longitudinal direction of the conductor
Electric field measuring device.
제 3 항에 있어서,
상기 2개의 도체 중 어느 하나의 도체에 포함된 노출부는 상기 회전자부의 회전 중심으로부터 인출되며,
상기 2개의 도체 중 다른 하나의 도체에 포함된 노출부는 상기 회전자부의 회전 중심에서 기 설정된 거리만큼 이격된 위치로부터 인출되는
전기장 측정 장치.
The method of claim 3,
An exposed portion included in one of the two conductors is drawn out from the center of rotation of the rotor,
The exposed portion included in the other conductor of the two conductors is drawn out from a position spaced apart by a predetermined distance from the rotational center of the rotor portion
Electric field measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 2개의 도체 각각에 포함된 노출부는,
상기 도체의 길이방향을 기준으로 중단에 배치되는
전기장 측정 장치.
The method according to claim 1,
And the exposed portions included in each of the two conductors are connected to each other,
And is disposed in the interruption with respect to the longitudinal direction of the conductor
Electric field measuring device.
제 3 항에 있어서,
상기 2개의 도체 각각의 끝단에 배치되는 노출부는,
서로 마주보는 반구(hemisphere)인
전기장 측정 장치.
The method of claim 3,
And an exposed portion disposed at an end of each of the two conductors,
Hemispheres facing each other
Electric field measuring device.
제 1 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 2개의 도체 각각으로부터 전달된 전류의 차를 증폭하여 상기 연산부로 전달하는 증폭기(amplifier)를 포함하고,
상기 연산부는 상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산하는
전기장 측정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the detector includes an amplifier for amplifying a difference between currents delivered from each of the two conductors and transmitting the amplified difference to the calculator,
And the calculating unit calculates the intensity of the electric field based on the difference between the amplified current and the phase difference
Electric field measuring device.
제 7 항에 있어서,
상기 연산부는,
상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 입력으로 하여 상기 전기장의 세기를 연산하는 록-인 증폭기(lock-in amplifier)를 포함하는
전기장 측정 장치.
8. The method of claim 7,
The operation unit,
And a lock-in amplifier for calculating an intensity of the electric field based on the difference between the amplified current and the phase difference,
Electric field measuring device.
회전자부, 회전 구동부, 검출부, 초퍼부 및 연산부를 포함하는 전기장 측정 장치를 이용한 전기장 측정 방법에 있어서,
회전 중심을 기준으로 마주보며 회전하는 서로 절연된 2개의 도체를 포함하는 상기 회전자부를 상기 회전 구동부가 회전시키는 단계;
전기장에서 상기 2개의 도체 각각에 유도된 전하량이 회전에 의해 변화되면 상기 유도된 전하량의 변화에 의한 전류를 상기 검출부가 검출하는 단계;
상기 전류의 위상과 상기 회전자부의 회전에 따른 위상 간의 위상차를 상기 초퍼부가 검출하는 단계; 및
상기 전류 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 상기 연산부가 연산하는 단계를 포함하며,
상기 2개의 도체는,
상기 전기장에 노출되며, 상기 회전 중심을 기준으로 동일한 회전 평면에서 서로 마주보며 회전하는 노출부를 각각 포함하는
전기장 측정 방법.
An electric field measuring method using an electric field measuring apparatus including a rotor portion, a rotation driving portion, a detecting portion, a chopper portion, and an arithmetic portion,
Rotating the rotatable portion including two conductors insulated from each other and rotating with respect to a rotation center;
Detecting a current due to a change in the amount of charge induced when an amount of charge induced in each of the two conductors is changed by rotation in an electric field;
Detecting a phase difference between a phase of the current and a phase of the rotor according to rotation of the rotor; And
Calculating the intensity of the electric field based on the current and the phase difference,
Wherein the two conductors comprise:
And an exposure unit which is exposed to the electric field and rotates facing each other in the same rotation plane with respect to the rotation center
Electric field measurement method.
제 9 항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
상기 2개의 도체 각각으로부터 전달된 전류의 차를 증폭하여 상기 연산부로 전달하고,
상기 연산하는 단계는,
상기 증폭된 전류의 차 및 상기 위상차를 기초로 상기 전기장의 세기를 연산하는
전기장 측정 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the detecting comprises:
Amplifies a difference between currents delivered from each of the two conductors, and transmits the amplified difference to the operation unit,
Wherein the calculating comprises:
And calculates the intensity of the electric field based on the difference of the amplified current and the phase difference
Electric field measurement method.
KR1020150001303A 2015-01-06 2015-01-06 Apparatus and method for measuring electric field KR101698987B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150001303A KR101698987B1 (en) 2015-01-06 2015-01-06 Apparatus and method for measuring electric field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150001303A KR101698987B1 (en) 2015-01-06 2015-01-06 Apparatus and method for measuring electric field

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160084933A true KR20160084933A (en) 2016-07-15
KR101698987B1 KR101698987B1 (en) 2017-01-24

Family

ID=56505872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150001303A KR101698987B1 (en) 2015-01-06 2015-01-06 Apparatus and method for measuring electric field

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101698987B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315232A (en) * 1991-01-03 1994-05-24 Stewart Michael F Electric field measuring system
US20030173960A1 (en) 2002-03-18 2003-09-18 Precision Instrument Development Center, National Science Council Method for measuring magnetic field based on electro-optic probing technique and measuring electric field based on magnetic probing technique

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315232A (en) * 1991-01-03 1994-05-24 Stewart Michael F Electric field measuring system
US20030173960A1 (en) 2002-03-18 2003-09-18 Precision Instrument Development Center, National Science Council Method for measuring magnetic field based on electro-optic probing technique and measuring electric field based on magnetic probing technique

Also Published As

Publication number Publication date
KR101698987B1 (en) 2017-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8536879B2 (en) Rotating electric-field sensor
CN105527533B (en) Power supply voltage detection device
US9746345B2 (en) Apparatus and method for determining a rotation angle of a rotor
CN105319519B (en) Method and device for determining a stray magnetic field in the vicinity of a sensor
JP7128298B2 (en) Device for detecting the presence or absence of an occupant inside the passenger compartment of a vehicle
JP2015219116A (en) Calibration method of electric charge density in space-charge distribution measurement
JP2017009576A5 (en)
JP5263822B2 (en) Rotary electrostatic encoder
US20170248649A1 (en) Method for real-time monitoring of the operational state of a capacitive sensor
KR20160109121A (en) Inductive Displacement Sensor Using Frequency Modulation
Lipka et al. Resonator for charge measurement at REGAE
KR101698987B1 (en) Apparatus and method for measuring electric field
US3812419A (en) Electronic field mill
KR20220056408A (en) Radon detector using pulsified alpha particle
SE427704B (en) STRALNINGSDETEKTORANORDNING
JP6478391B2 (en) Static electricity measuring device and static electricity removal system
KR20180047249A (en) Drone including dc electric field measurement appratus
JP6364584B2 (en) Atmospheric electric field detector
WO2013057803A1 (en) Radiation and ion detection device equipped with correction device and analysis display device and analysis display method
US20160113547A1 (en) Device for detecting electric potentials
CN219349001U (en) Novel field grinding type electric field instrument
CN115616302B (en) Method and device for collecting and detecting charge and potential of insulating layer of direct-current lead
CN109917129B (en) Immune magnetic test paper and immune magnetic measuring device
JP6873472B2 (en) Electric field strength measuring device
JP2019203830A (en) Voltage measuring device and voltage measuring method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200106

Year of fee payment: 4