PL205396B1 - Sposób oraz urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób oraz urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, a zwłaszcza szerokopasmowych mierników przeznaczonych do terenowych pomiarów związanych z bezpieczeństwem pracy przy urządzeniach wytwarzających pola elektromagnetyczne oraz z ochroną populacji generalnej przed niepożądaną ekspozycją na pola elektromagnetyczne. W trakcie pomiarów mogą wystąpić mylące zjawiska występowania znacznych pól w otoczeniu źródeł małej mocy i odwrotnie, co może sugerować uszkodzenie przyrządu pomiarowego. Możliwość sprawdzenia miernika w trakcie pomiarów usuwa wątpliwości oraz spełnia wymagania stawiane laboratoriom akredytowanym dotyczące sprawdzenia przyrządu przed- i po zakończeniu pomiarów.

Znany jest z polskiego patentu nr 88101 sposób oraz urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego. Urządzenie ma generator napięcia przecięcia przemiennego, do którego podłączone są uzwojenie i para elektrod pomocniczych. Sposób polega na tym, że sygnał z generatora napięcia doprowadza się do elektrod pomocniczych oraz do pł askiej cewki, przy czym dipolową anteną pomiarową mierzy się pole elektryczne pomiędzy elektrodami pomocniczymi, zaś ramową anteną pomiarową mierzy się pole magnetyczne w kieszeni z cewki.

Istota sposobu polega na tym, że badany czujnik miernika umieszcza się w tulei, wewnątrz której generuje się pole elektromagnetyczne, przy czym pole elektromagnetyczne generuje się przy pomocy układu uzwojeń i elektrod umieszczonych na zewnętrznej powierzchni tulei, przy czym w tulei generuje się pole elektromagnetyczne o nieznanym natężeniu i o stałych i stabilizowanych parametrach.

Ponadto sprawdza się izotropowość czujnika poprzez jego obrót w liniowo spolaryzowanym polu wytworzonym wewnątrz tulei.

Korzystnie obwód stanowiący uzwojenie i kondensator doprowadza się do rezonansu, przez co wewnątrz tulei generuje się jednocześnie pole elektryczne i magnetyczne.

Istota urządzenia polega na tym, że co najmniej jedno uzwojenie oraz co najmniej jedna para elektrod, są umieszczone symetrycznie na zewnętrznej powierzchni tulei. Korzystnie, co najmniej jedno uzwojenie jest podłączone do generatorów poprzez bufory.

Korzystnym jest również to, że co najmniej jedna para elektrod jest podłączona do generatora poprzez bufor oraz co najmniej jedno uzwojenie jest podłączone do generatora poprzez bufor i wzmacniacz.

Uzwojenia mogą być podłączone do generatorów poprzez kondensatory, korzystnie uzwojenie i kondensator stanowią obwód rezonansowy.

Zaletą techniczną sposobu, który polega na umieszczeniu sondy badanego miernika wewnątrz tulei, na zewnętrznej powierzchni której rozmieszczono uzwojenia źródeł pola magnetycznego oraz elektrody wytwarzające pole elektryczne, jest możliwość badania czujników o sferycznej charakterystyce promieniowania oraz wyeliminowanie pomyłki polegającej na umieszczeniu nieodpowiedniego czujnika w nieodpowiednim miejscu, na przykład anteny magnetycznej między okładkami kondensatora. Jednoznaczność umieszczenia sondy w tulei określają dno tulei oraz dzielona pokrywa centrująca z otworem na rę kojeść sondy. Poza sprawdzeniem czuł o ś ci sondy istnieje moż liwość sprawdzenia równomierności sferycznej charakterystyki promieniowania przez obrót sondy w tulei. Po umieszczeniu sondy w tulei na wskaźniku miernika pokazuje się mierzona wielkość, określona z dokładnością do +/- 5% dla poszczególnych sond. Przez przełączanie częstotliwości pracy urządzenia istnieje możliwość przybliżonego sprawdzenia charakterystyki częstotliwościowej badanej sondy.

Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego z dwiema parami elektrod i z dwoma uzwojeniami dołączonymi do generatorów poprzez bufory, fig. 2 - urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego z dwoma uzwojeniami dołączonymi do generatorów poprzez bufory i wzmacniacze, fig. 3 - tuleję z dwiema parami elektrod i z dwoma uzwojeniami w ujęciu schematycznym, a fig. 4 - urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego z dwiema parami elektrod dołączonymi do generatorów poprzez kondensatory i bufory.

P r z y k ł a d 1

Sposób sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, polega na tym, że czujnik badanego miernika umieszcza się w tulei T, wewnątrz której generuje się pole elektromagnetyczne o nieznanym natężeniu oraz o stałych i stabilizowanych parametrach. Pole elektromagnetyczne genePL 205 396 B1 ruje się przy pomocy dwóch uzwojeń L1, L2 i dwóch par elektrod E1, E2 umieszczonych na zewnętrznej powierzchni tulei T. Po umieszczeniu czujnika w tulei T i zablokowaniu go dzieloną pokrywą D włącza się urządzenia za pomocą włącznika P1 na odpowiedni rodzaj pola i wybraną częstotliwość. Przy sprawdzaniu czułości wskazania wskaźnika badanego miernika powinny odpowiadać wartości ustalonej w trakcie wzorcowania miernika z odpowiednim czujnikiem z dokładnością nie gorszą niż +/- 5%. Jeżeli wskazania badanego miernika mieszczą się w tych granicach miernik uznaje się za sprawny, jeżeli nie miernik należy poddać szczegółowym sprawdzeniom. Przy sprawdzaniu czułości badanego czujnika poza jego pasmem podstawowym, włącza się pracę urządzenia na częstotliwościach leżących poza pasmem pomiarowym czujnika i sprawdza się spadek czułości na tej częstotliwości w stosunku do pasma pomiarowego. Spadek ten powinien być nie mniejszy niż deklarowany dla badanego typu czujnika. Sprawdzanie charakterystyki promieniowania czujnika polega na obróceniu czujnika umieszczonego w tulei T o 360 stopni i obserwacji zmian wskazań miernika. Zmiany te nie mogą przekraczać wartości określonej w danych znamionowych badanego typu czujnika. Badanie czujników o sinusoidalnej charakterystyce promieniowania prowadzi się przez przyłożenie badanego czujnika do dzielonej pokrywy D, symetrycznie względem jej środka.

P r z y k ł a d 2

Sposób sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że sprawdza się izotropowość czujnika poprzez jego obrót w liniowo spolaryzowanym polu wytworzonym wewnątrz tulei T.

P r z y k ł a d 3

Sposób sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, przebiega jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że wewnątrz tulei T generuje się jednocześnie pole elektryczne i magnetyczne poprzez doprowadzenie uzwojeń L1, L2 do rezonansu.

P r z y k ł a d 4

Urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, pokazany na fig. 1, zawiera siedem generatorów G1, G2, G3, G4, G5, G6, i G7 zasilanych ze źródła B poprzez pierwszy przełącznik P1. Pierwszy i trzeci generator G1 i G3 są dołączone poprzez bufory Bu i drugi przełącznik P2 do pierwszego uzwojenia L1, generatory drugi, czwarty i szósty G2, G4 i G6 są dołączone przez bufory Bu i trzeci przełącznik P3 do pierwszej pary elektrod E1, generator G5 jest połączony przez bufor Bu bezpośrednio z drugim uzwojeniem L2, natomiast siódmy generator G7 jest połączony przez bufor o regulowanym wzmocnieniu Bul z drugą parą elektrod E2, którą stanowi dipol półfalowy. Uzwojenia L2 i L1 i elektrody E1 i E2 są umieszczone kolejno od góry na zewnętrznej bocznej powierzchni cylindra T. Cylinder T, od dołu zamknięty jest trwałym denkiem, zaś od góry dzieloną pokrywą D, przepołowioną po średnicy i mającą w środku otwór.

Działanie tego układu przebiega następująco: zestaw siedmiu generatorów G1, G2, G3, G4, G5, G6, i G7 pracuje na czterech częstotliwościach, przy czym: generatory pierwszy i drugi G1 i G2 pracują na częstotliwości 200 Hz, generatory trzeci i czwarty G3 i G4 na częstotliwości 1 kHz, generatory piąty i szósty G5 i G6 na częstotliwości 1,8 MHz, zaś siódmy generator G7 na częstotliwości 433 MHz. Poszczególne generatory G1, G2, G3, G4, G5, G6, i G7 są zasilane ze źródła B w postaci akumulatorka, poprzez pierwszy przełącznik P1, który umożliwia włączenie odpowiedniego generatora, wymaganego w trakcie sprawdzania wybranego czujnika sprawdzanego miernika. Wyjścia wszystkich generatorów G1, G2, G3, G4, G5, G6, i G7 są obciążone buforami Bu. Bufory Bu pełnią rolę izolatorów zabezpieczających oddziaływanie badanego czujnika na generator oraz układu dopasowującego generatory G1, G2, G3, G4, G5, G6, i G7 do impedancji wejściowej ich obciążeń. Generatory pierwszy i trzeci G1 i G3 poprzez swoje bufory Bu i drugi przełącznik P2 są dołączone do pierwszego uzwojenia L1. Włączenie pierwszym przełącznikiem P1 pierwszego generatora G1 i dołączenie do wyjścia przez jego bufor Bu i drugi przełącznik P2, sprzężony z pierwszym przełącznikiem P1, pierwszego uzwojenia L1 powoduje płynięcie w nim prądu o częstotliwości 200 Hz i wytworzenie przezeń pola magnetycznego o tej częstotliwości. Włączenie pierwszym przełącznikiem P1 drugiego generatora G2, połączonego poprzez jego bufor Bu i trzeci przełącznik P3, sprzężony z pierwszym przełącznikiem P1, z pierwszą parą elektrod E1, powoduje że na tych elektrodach E1 pojawia się napięcie o częstotliwości 200 Hz i wytwarzane przezeń w ich otoczeniu pole elektryczne o tej częstotliwości 200 Hz. Praca pary generatorów trzeciego i czwartego G3 i G4 jest identyczna do opisanej, różni się jedynie częstotliwością, która wynosi 1 kHz. Podobnie pracują generatory piąty i szósty G5 i G6, z tą różnicą że częstotliwość pracy generatorów wynosi 1,8 MHz, a piąty generator G5 poprzez jego bufor Bu jest połączony na stałe z drugim uzwojeniem L2. Siódmy generator G7, pracujący na częstotliwości 433 MHz jest połą4

PL 205 396 B1 czony poprzez bufor o regulowanym wzmocnieniu Bul z pierwszą elektrodą E1 w postaci dipola półfalowego. Bufor o regulowanym wzmocnieniu Bu1 różni się od pozostałych tym, że poza dopasowaniem siódmego generatora G7 do obciążenia i izolacją wpływów zwrotnych ma regulowane wzmocnienie. Wszystkie pozostałe bufory Bu mają także regulowane wzmocnienie, jednak jego wartość jest ustawiona na stałe w trakcie uruchamiania urządzenia. Potrzeba regulacji wzmocnienia, i w efekcie natężenia pola, wynika z różnorodności czujników do pomiaru pola elektrycznego i gęstości mocy, stosowanych w praktyce pomiarów pól mikrofalowych.

P r z y k ł a d 5

Urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, pokazany na fig. 2 zawiera cztery generatory G1, G3, G5 i G7 zasilane ze źródła B poprzez pierwszy przełącznik P1. Pierwszy generator G1 jest podłączony z pierwszym wzmacniaczem W1 i jednocześnie, poprzez bufor Bu, na trwałe z pierwszą parą elektrod E1, przy czym pierwszy wzmacniacz W1 jest połączony na trwałe przez bufor Bu z pierwszym uzwojeniem L1 · Trzeci generator G3 jest połączony z trzecim wzmacniaczem W3 i jednocześnie poprzez bufor Bu na trwałe z pierwszą parą elektrod E1, przy czym trzeci wzmacniacz W3, poprzez bufor Bu, jest połączony na trwałe z pierwszym uzwojeniem L1 · Piąty generator G5 jest połączony z piątym wzmacniaczem W5 oraz poprzez bufor Bu na trwałe z pierwszą parą elektrod E1, przy czym wzmacniacz W5 poprzez bufor Bu, jest połączony z uzwojeniem L2· Natomiast siódmy generator G7 poprzez bufor o zmiennym wzmocnieniu Bu1 jest połączony z drugą parą elektrod E2.

Rozwiązanie konstrukcyjne rozmieszczenia elektrod pokazano na fig. 3. Na zewnętrznej bocznej powierzchni cylindra T są umieszczone kolejno od góry uzwojenie L2 i L1 a następnie pary elektrod E1 i E2. Cylinder jest od dołu zamknięty trwałym denkiem, zaś od góry dzieloną pokrywą D, przepołowioną po średnicy i mającą w środku otwór.

Działanie tego układu jest jest identyczne jak działanie układu opisanego w przykładzie czwartym z tą różnicą że drugi, czwarty i szósty generator G2, G4 i G6 zastąpiono odpowiednio pierwszym trzecim i czwartym wzmacniaczem W1, W3 i W5· Natomiast bufory Bu pełnią tu także rolę separatorów, co pozwól na galwaniczne połączenia generatorów G1, G3, G5 i G7 z ich obciążeniami i wyeliminowanie potrzeby stosowania drugiego i trzeciego przełącznika P2 i P3·

P r z y k ł a d 6

Urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, pokazane na fig. 4, ma cztery generatory G1, G3, G5 i G7 zasilane ze źródła B przez pierwszy przełącznik P1 · Pierwszy generator G1 poprzez bufor Bu i pierwszy kondensator C1 jest na trwałe połączony z pierwszym uzwojeniem L1 Trzeci generator G3 poprzez bufor Bu i trzeci kondensator C3 jest na trwałe połączony z uzwojeniem L1 Piąty generator G5 poprzez bufor Bu i piąty kondensator C5 jest na trwałe połączony z drugim uzwojeniem L2· Natomiast siódmy generator G7 poprzez bufor o zmiennym wzmocnieniu Bu jest na trwałe połączony z drugą parą elektrod E2. Uzwojenia L2 i L1 i elektrody E1 i E2 są umieszczone kolejno od góry na zewnętrznej bocznej powierzchni cylindra T·

Działanie tego układu jest identyczne jak działanie układu opisanego w przykładzie czwartym i piątym z tą różnicą że w trakcie pracy urządzenia na częstotliwości 200 Hz pierwsze uzwojenie L1 i pierwszy kondensator C1 są dostrojone do tej częstotliwości, co pozwala na równoczesne uzyskanie pola elektrycznego i magnetycznego o zadowalających natężeniach wyłącznie za pomocą pierwszego uzwojenia L1 · Przy pracy na częstotliwości 1 kHz zasada działania jest podobna, przy czym indukcyjność pierwszego uzwojenia L1 jest dostrojona do tej częstotliwości za pomocą trzeciego kondensatora C3· Przy pracy na częstotliwości 1,8 MHz drugie uzwojenie L2 jest dostrojone do tej częstotliwości za pomocą piątego kondensatora 05· Praca układu na częstotliwości 433 MHz jest identyczna jak w poprzednich rozwiązaniach·

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1· Sposób sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego, polegający na tym, że czujnik badanego miernika umieszcza się w polu elektrycznym lub magnetycznym o określonej częstotliwości i natężeniu, znamienny tym, że badany czujnik umieszcza się w tulei (T), wewnątrz której generuje się pole elektromagnetyczne, przy czym pole elektromagnetyczne generuje się przy pomocy układu uzwojeń (L1, L2) i elektrod (E1, E2) umieszczonych na zewnętrznej powierzchni tulei (T)·

   PL 205 396 B1
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że generuje się pole elektromagnetyczne o nieznanym natężeniu oraz o stałych i stabilizowanych parametrach.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że izotropowość czujnika sprawdza się poprzez jego obrót w liniowo spolaryzowanym polu wytworzonym wewnątrz tulei (T).
4. 4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że poprzez doprowadzenie uzwojeń (L1, L2) do rezonansu wewnątrz tulei (T) generuje się jednocześnie pole elektryczne i magnetyczne.
5. 5. Urządzenie do sprawdzania mierników natężenia pola elektromagnetycznego wyposażone w generator, do którego podłączone są elektrody i uzwojenie, znamienne tym, że co najmniej jedno uzwojenie (L1, L2) oraz co najmniej jedna para elektrod (E1, E2), są umieszczone symetrycznie na zewnętrznej powierzchni tulei (T).
6. 6. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że co najmniej jedno uzwojenie (L1, L2) oraz co najmniej jedna para elektrod (E1, E2) jest podłączone do generatora (G1, G3, G5) poprzez bufor (Bu).
7. 7. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że co najmniej jedna para elektrod (E1, E2) jest podłączona do generatora (G2, G4, G6, G7) poprzez bufor (Bu), zaś co najmniej jedno uzwojenie (L1, L2) jest podłączone do generatora (G1, G3, G5) poprzez bufor (Bu) i wzmacniacz (W1, W3, W5).
8. 8. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że uzwojenia (L1, L2) są podłączone do generatorów (G1, G3, G5) poprzez kondensatory i (C1, C3, C5).
9. 9. Urządzenie, według zastrz. 5, znamienne tym, że uzwojenie (L1) i kondensator (C1, C3) albo uzwojenie (L2) i kondensator (C5) stanowią obwód rezonansowy.