PL183069B1 - Miernik natężenia pola elektromagnetycznego - Google Patents

Abstract

1. Miernik natężenia pola elektromagnetycznego, składający się z sondy pomiarowej dołączonej do miliwoltomierza prądu stałego, znamienny tym, że sonda pomiarowa (1) wyposażona jest w pamięć stałą (8), połączoną drugim przewodem (7) z procesorem (6) miliwoltomierza prądu stałego (3), fi zaś wyjścia miliwoltomierzaprądu stałego (3) _ połączone są ze wskaźnikiem cyfrowym (9) oraz z dodatkowym wskaźnikiem analogowym (12), którego wejście połączone jest przez dodatkowy przetwornik cyfrowo - analogowy (10) z przetwornikiem analogowo - cyfrowym(5), przy czymprocesor(6)jestwyposażony w dodatkowe wyjście cyfrowe (13).

Description

Przedmiotem wynalazku jest miernik natężenia pola elektromagnetycznego, przeznaczony do pomiarów natężenia pola elektromagnetycznego o przebiegach sinusoidalnych, modulowanych amplitudowo lub impulsowo i mający zastosowanie zwłaszcza do pomiarów natężenia pola elektromagnetycznego w polu bliskim do badania stanu napromieniowania personelu zatrudnionego przy obsłudze źródeł wytwarzających pole elektromagnetyczne, ochrony środowiska przed niepożądanym działaniem pola elektromagnetycznego oraz w szeroko rozumianych pomiarach związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 69106, miernik natężenia pola elektromagnetycznego, składa się z sondy pomiarowej, która poprzez filtr dolnoprzepustowy i fider półprzewodzący jest połączona ze wzmacniaczem różnicowym o dużej rezystancji wejściowej, zasilanym ze stabilizowanego źródła prądowego. Wyjście wzmacniacza różnicowego jest połączone poprzez wzmacniacz liniowy z miliwoltomierzem prądu stałego, wyskalowanym w skutecznych lub maksymalnych wartościach natężenia pola.

Inny znany z polskiego opisu patentowego nr 98046 miernik natężenia pola elektromagnetycznego, składa się z sondy pomiarowej połączonej poprzez wzmacniacz różnicowy i wzmacniacz liniowy z miliwoltomierzem prądu stałego. Wzmacniacz różnicowy zasilany jest ze stabilizowanego źródła prądowego, wyposażonego w kompensujący detektor a wzmacniacz liniowy ma pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego utworzonąprzez dodatkowy detektor połączony równolegle z rezystorem.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 100558, miernik natężenia pola elektromagnetycznego, w którym dioda pojemnościowa jest zasilana za pośrednictwem wyjściowych linii półprzewodzących i dodatkowej linii półprzewodzącej, albo za pośrednictwem dwóch oddzielnych, dodatkowych linii półprzewodzących. W pierwszym przypadku do zasilania linii diody pojemnościowej stosuje się symetryczny układ rezystorów włączony między wyjściowe linie półprzewodzące a diodę. Między zaciski wejściowe miernika, cewki indukcyjne a detektor i filtr dolnoprzepustowy jest włączony przełącznik wielozakresowy. Napięcie wyjściowe uzyskuje się przez detekcję siły elektromotorycznej indukowanej przez mierzone natężenia pola elektromagnetycznego w antenie pomiarowej.

Podstawową niedogodnością znanych mierników jest zależność ich wskazań od rodzaju modulacji mierzonego natężenia pola elektromagnetycznego, co wynika z rodzaju stosowanego detektora. Charakterystyka dynamiczna diody, i w rezultacie charakterystyka dynamiczna miernika, składa się z odcinka o przebiegu funkcji wykładniczej drugiego stopnia przy małych napięciach oraz z odcinka o przebiegu liniowym przy napięciach przekraczających wartość 0.3 - 0.7 V, w zależności od rodzaju i technologii zastosowanej diody detekcyjnej. W rezultacie w początko183 069 wym zakresie charakterystyki uzyskuje się pomiar wartości skutecznej mierzonego przebiegu, natomiast przy wyższych natężeniach mierzonego pola elektromagnetycznego wartość szczytową. Przy pomiarze natężenia pola elektromagnetycznego o charakterystykach sinusoidalnych, z modulacją częstotliwości włącznie, różnica ta nie ma większego znaczenia, natomiast przy pomiarze pól modulowanych amplitudowo lub impulsowo zjawisko to powoduje wzrost błędu pomiarowego i uciążliwości pomiaru, które wynikają z potrzeby dodatkowego badania czasowych przebiegów badanego natężenia pola elektromagnetycznego i stosowania przeliczników wartości skutecznej na maksymalną i odwrotnie. Ponadto, dzielniki w miernikach przedstawionego typu są przygotowywane wyłącznie dla jednej sondy pomiarowej, stosowanie innych sond współpracujących z takim dzielnikiem wymaga kłopotliwego posługiwania się krzywymi kalibracyjnymi. Wprawdzie istnieje tu techniczna możliwość doboru różnych sond do gotowego dzielnika, jednak jest to praktyka trudna, niestabilna w czasie i stosowana w ograniczonym zakresie. Utrudnia także stosowanie innych sond pomiarowych niż przygotowane dla określonego egzemplarza miernika.

Przedmiotem wynalazku jest miernik natężenia pola elektromagnetycznego składający się z sondy pomiarowej dołączonej do miliwoltomierza prądu stałego.

Istota miernika według wynalazku polega na tym, że sonda pomiarowa wyposażona jest w pamięć stałą, połączoną drugim przewodem z procesorem miliwoltomierza prądu stałego. Wyjścia miliwoltomierza prądu stałego połączone są ze wskaźnikiem cyfrowym oraz z dodatkowym wskaźnikiem analogowym, którego wejście połączone jest przez dodatkowy przetwornik cyfrowo - analogowy z przetwornikiem analogowo - cyfrowym. Procesorjest wyposażony w dodatkowe wyjście cyfrowe. Korzystnie, wejście dodatkowego wskaźnika analogowego jest połączone przez dodatkowy wzmacniacz z wyjściem wzmacniacza.

Miernik natężenia pola elektromagnetycznego według wynalazku, wykorzystuje podobne typy sond pomiarowych jak dotychczas, natomiast w miejsce analogowego miliwoltomierza prądu stałego stosuje się sterowany procesorem miliwoltomierz cyfrowy. Pozwala to na wykorzystanie procesora także do dopasowania indywidualnych charakterystyk dynamicznych dowolnych sond pomiarowych do dowolnego miliwoltomierza i całkowitą rezygnację z konieczności stosowania krzywych kalibracyjnych.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig.1 przedstawia schemat blokowy miernika natężenia pola elektromagnetycznego, którego miliwoltomierz jest wyposażony w przetwornik cyfrowo - analogowy a fig.2 - schemat blokowy miernika natężenia pola elektromagnetycznego, którego miliwoltomierz jest wyposażony w dodatkowy wzmacniacz.

Przykład I. Miernik natężenia pola elektromagnetycznego, którego miliwoltomierzj est wyposażony w przetwornik cyfrowo - analogowy 10 ma sondę pomiarową 1połączoną przewodem 2 z miliwoltomierzem prądu stałego 3. Na wejściu miliwoltomierza prądu stałego 3, znaj duje się wzmacniacz 4 prądu stałego dołączony do przetwornika analogowo cyfrowego 5 oraz procesora 6. Procesor 6 jest połączony przewodem 7 z pamięcią stałą 8 oraz wyjściem cyfrowym 13. Do wyjścia miliwoltomierza prądu stałego 3 jest dołączony wskaźnik cyfrowy 9 oraz dodatkowo wskaźnik analogowy 12.

Opis działania miernika według wynalazku: Pole elektromagnetyczne indukuje w antenie sondy pomiarowej 1 siłę elektromotoryczną, która po detekcji diodowej jest przekazywana przez linię transparentową do wyjścia sondy pomiarowej 1. Niezależnie od typu i konfiguracji sondy pomiarowej 1, istota jej pracy polega na zamianie pola elektromagnetycznego wielkiej częstotliwości na prąd stały. Napięcie wyjściowe sondy pomiarowej 1 poprzez przewód 2 jest doprowadzone do miliwoltomierza prądu stałego 3. Na wejściu miliwoltomierza znajduje się wzmacniacz 4 o symetrycznym wejściu i dużej impedancji wejściowej. Napięcie wyjściowe wzmacniacza 4 jest przetwarzane w przetworniku analogowo -cyfrowym 5 i doprowadzane do procesora 6, w którym dokonuje się przeliczenie uzyskanego napięcia na wartość pola według zadanego algorytmu i danych identyfikacyjnych sondy pomiarowej. Sygnał wyjściowy procesora 6 steruje układem wskaźnika cyfrowego 9 z wyświetlaczem. Równocześnie procesor 6 jest połączony drugim prze4

183 069 wodem 7 z programowalnąpamięcią stałą 8, którajest umieszczona w sondzie pomiarowej 1. Pamięć stała 8 jest programowana w trakcie kalibracji sondy pomiarowej 1, i zawiera dane identyfikacyjne sondy pomiarowej 1 oraz odzwierciedlenie jej charakterystyki dynamicznej pozwalające na jej dopasowanie do charakterystyki dynamicznej miliwoltomierza prądu stałego 3. W rezultacie dowolnie wybrana sonda pomiarowa 1 może być połączona z dowolnie wybranym miliwoltomierzem prądu stałego 3, jeżeli należą do serii kompatybilnej. Dodatkowe wyjście cyfrowe 13 umożliwia przesyłanie danych pomiarowych do zewnętrznego komputera lub na drukarkę. Odczytywanie wskazań nie wymaga posługiwaniem się krzywymi kalibracyjnymi. Nie są także wymagane procedury przeliczeniowe przy pomiarze wartości skutecznej i szczytowej mierzonego natężenia pola elektromagnetycznego. Przedmiotem pomiarujest zwykle natężenie pola elektromagnetycznego o znacznej zmienności w czasie i przestrzeni. To ostatnie wymaga możliwości wyznaczenia lokalnych maksimów i minimów mierzonego natężenia pola elektromagnetycznego. Wyszukiwanie tych ekstremów posługując się wskaźnikiem cyfrowym, jest utrudnione ze względu na znaczną bezwładność wskaźnika cyfrowego i własności ludzkiego oka. Dla ułatwienia wyszukiwania ekstremów stosuje się wskaźnik analogowy 12. Napięcie wskaźnika analogowego 12 uzyskuje się przez ponowną zamianę sygnału cyfrowego na analogowy w przetworniku cyfrowo - analogowym 10.

Przykład II. Miernik natężenia pola elektromagnetycznego, którego miliwoltomierz jest wyposażony w dodatkowy wzmacniacz 11 jest wykonanyjak w przykładzie I z tą różnicą, że wejście wskaźnika analogowego 12, poprzez dodatkowy wzmacniacz 11 prądu stałego o regulowanym wzmocnieniu, jest połączone bezpośrednio z wyjściem wzmacniacza 4. Zadaniem dodatkowego wzmacniacza 11 jest dopasowanie impedancji wejściowej wskaźnika analogowego 12 do impedancji wyjściowej wzmacniacza 4 oraz możliwość regulacji czułości tego wskaźnika. Ze względu na to, że odczyt mierzonej wielkości odbywa się za pomocą wskaźnika cyfrowego 9, nie jest potrzebna znana korelacja pomiędzy mierzonym natężeniem pola elektromagnetycznego a wskazaniami wskaźnika analogowego 12, a jedynie proporcjonalność wskazań, co prezentowane rozwiązanie w pełni zapewnia.

Fig. 1

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Miernik natężenia pola elektromagnetycznego, składający się z sondy pomiarowej dołączonej do miliwoltomierza prądu stałego, znamienny tym, że sonda pomiarowa (1) wyposażonajest w pamięć stałą (8), połączonądrugim przewodem (7) z procesorem (6) miliwoltomierza prądu stałego (3), zaś wyjścia miliwoltomierza prądu stałego (3) połączone są ze wskaźnikiem cyfrowym (9) oraz z dodatkowym wskaźnikiem analogowym (12), którego wejście połączone jest przez dodatkowy przetwornik cyfrowo - analogowy (10) z przetwornikiem analogowo - cyfrowym (5), przy czym procesor (6) jest wyposażony w dodatkowe wyjście cyfrowe (13).
2. 2. Miernik według zastrz. 1, znamienny tym, że wejście dodatkowego wskaźnika analogowego (12) jest połączone przez dodatkowy wzmacniacz (11) z wyjściem wzmacniacza (4).