RU190511U1 - ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR - Google Patents
ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU190511U1 RU190511U1 RU2019112747U RU2019112747U RU190511U1 RU 190511 U1 RU190511 U1 RU 190511U1 RU 2019112747 U RU2019112747 U RU 2019112747U RU 2019112747 U RU2019112747 U RU 2019112747U RU 190511 U1 RU190511 U1 RU 190511U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- electric field
- sensitive elements
- pair
- center
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
Abstract
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения ортогональных составляющих вектора напряженности электрического поля. Техническим результатом является создание простой конструкции датчика с оптимальными массовыми и габаритными характеристиками, обеспечивающими минимальные погрешности при измерении неоднородных электрических полей. Предложен датчик напряженности электрического поля, содержащий три пары проводящих чувствительных элементов, попарно расположенных на внешних основаниях трех взаимно перпендикулярных диэлектрических подложек, выполненных в форме квадратной пластины. Чувствительные элементы каждой пары параллельны и разнесены в пространстве на равные расстояния симметрично относительно центра датчика. Центры каждой пары чувствительных элементов находятся на одной из трех координатных осей с началом координат в центре датчика. При этом расстояния между чувствительными элементами каждой пары сведены к расстоянию, равному толщине диэлектрической подложки, на основаниях которой симметрично относительно центра подложки расположены чувствительные элементы, каждый из которых выполнен из четырех электрически соединенных и лежащих в одной плоскости электродов квадратной формы со сторонами, параллельными между собой и сторонам квадратной подложки. Предлагаемый датчик имеет компактную конструкцию, обеспечивающую его минимальные массовые и габаритные характеристики, что позволяет использовать датчик при измерении в неоднородных электрических полях. 4 ил.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the orthogonal components of the electric field intensity vector. The technical result is the creation of a simple sensor design with optimal mass and dimensional characteristics, providing minimal error when measuring inhomogeneous electric fields. An electric field strength sensor is proposed that contains three pairs of conductive sensitive elements arranged in pairs on the external bases of three mutually perpendicular dielectric substrates made in the form of a square plate. The sensing elements of each pair are parallel and spaced equally spaced symmetrically relative to the center of the sensor. The centers of each pair of sensing elements are located on one of the three coordinate axes with the origin of coordinates in the center of the sensor. The distances between the sensitive elements of each pair are reduced to a distance equal to the thickness of the dielectric substrate, on the bases of which sensitive elements are symmetrically located relative to the center of the substrate, each of which is made of four electrically connected and lying in the same plane square electrodes with sides parallel to each other and the sides of the square substrate. The proposed sensor has a compact design that provides its minimum mass and dimensional characteristics, which allows the sensor to be used when measuring in non-uniform electric fields. 4 il.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения ортогональных составляющих вектора напряженности электрического поля. The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the orthogonal components of the electric field intensity vector.
Известен датчик напряженности электрического поля [Гатман С. Двойной измеритель электрического поля с защитой // Приборы для научных исследований. – 1968. -№1. – С.45-49], содержащий алюминиевый каркас в форме куба, на двух противоположных гранях которого установлены по центру вровень с ребрами куба и изолированно от каркаса куба проводящие чувствительные электроды квадратной формы. Разность потенциалов двух взаимно противоположных электродов датчика пропорциональна напряженности измеряемого поля. Known sensor electric field [Gatman S. Dual electric field meter with protection // Instruments for scientific research. - 1968. -№1. - P.45-49], containing an aluminum frame in the form of a cube, on two opposite faces of which are installed centrally flush with the edges of the cube and isolated from the cube frame conductive sensitive square electrodes. The potential difference of two mutually opposite electrode electrodes is proportional to the intensity of the measured field.
Поскольку датчик напряженности электрического поля имеет одну пару электродов, расположенных на одной координатной оси, проходящей через их центры, то он измеряет только одну составляющую вектора напряженности электрического поля. Для измерения двух других составляющих требуется поочередная ориентация координатной оси датчика по соответствующим составляющим вектора напряженности электрического поля, что усложняет процесс измерения. Другим недостатком датчика, являются его большие габариты, определяемые размером ребра куба, составляющим 61 см [Гатман С. Двойной измеритель электрического поля с защитой // Приборы для научных исследований. – 1968. -№1. – С.45-49]. При таких размерах погрешность датчика в неоднородных электрических полях будет значительной. Таким образом, получается сложная, массивная и габаритная конструкция датчика, непригодная для измерения в неоднородных электрических полях.Since the electric field strength sensor has one pair of electrodes located on the same coordinate axis passing through their centers, it measures only one component of the electric field intensity vector. To measure the other two components, an alternate orientation of the coordinate axis of the sensor along the corresponding components of the electric field strength vector is required, which complicates the measurement process. Another disadvantage of the sensor is its large size, determined by the size of the cube edge, constituting 61 cm [Gatman S. Dual electric field meter with protection // Instruments for scientific research. - 1968. -№1. - p.45-49]. With such dimensions, the error of the sensor in non-uniform electric fields will be significant. Thus, it turns out a complex, massive and overall sensor design, unsuitable for measurement in non-uniform electric fields.
Наиболее близким устройством к заявляемому является датчик напряженности электрического поля [Пат. 3.641.427 США, МПК G01R5/28; G01V3/08; H04B13/02 . Electric field sensor /Ed P, Pittman; Roy A. Stanford. - № 862,642; Заявлено 24.09.69; Опубл. 08.02.72], содержащий три пары диаметрально противоположных проводящих электродов, образующих противоположные грани куба и установленных на шести сторонах диэлектрической коробчатой рамы. Таким образом, каждая пара проводящих электродов, разделенных воздушным диэлектриком, образует параллельные противоположные поверхности. При помещении такого датчика в электрическое поле, возникающая разность потенциалов между каждой парой электродов пропорциональна напряженности электрического поля в направлении координатных осей, проходящих через центры электродов. Таким образом, векторные компоненты любого присутствующего электрического поля одновременно измеряются в трех ортогональных направлениях.The closest device to the claimed is the sensor of the electric field [Pat. 3.641.427 United States, IPC G01R5 / 28; G01V3 / 08; H04B13 / 02. Electric field sensor / Ed P, Pittman; Roy A. Stanford. - № 862,642; Stated 24.09.69; Publ. 08.02.72], containing three pairs of diametrically opposed conductive electrodes, forming opposite sides of the cube and installed on six sides of the dielectric box-shaped frame. Thus, each pair of conducting electrodes separated by an air dielectric forms parallel opposite surfaces. When placing such a sensor in an electric field, the potential difference between each pair of electrodes is proportional to the electric field in the direction of the coordinate axes passing through the centers of the electrodes. Thus, the vector components of any electric field present are simultaneously measured in three orthogonal directions.
Поскольку датчик напряженности электрического поля имеет три пары чувствительных электродов, то он позволяет измерять три ортогональные составляющие напряженности электрического поля и не требует ориентации в пространстве измеряемого поля. Однако недостатком датчика, являются его большие массогабаритные характеристики (как и у аналога), определяемые размером ребра куба, составляющим 100 см [Пат. 3.641.427 США, МПК G01R5/28; G01V3/08; H04B13/02. Electric field sensor /Ed P, Pittman; Roy A. Stanford. - № 862,642; Заявлено 24.09.69; Опубл. 08.02.72]. При таких размерах погрешность датчика в неоднородных электрических полях будет значительной. Таким образом, получается сложная, массивная и габаритная конструкция датчика, непригодная для измерения в неоднородных электрических полях.Since the electric field strength sensor has three pairs of sensing electrodes, it allows you to measure three orthogonal components of the electric field strength and does not require orientation in space of the measured field. However, the disadvantage of the sensor is its large weight and size characteristics (like its counterpart), determined by the size of the cube edge, which is 100 cm [US Pat. 3.641.427 United States, IPC G01R5 / 28; G01V3 / 08; H04B13 / 02. Electric field sensor / Ed P, Pittman; Roy A. Stanford. - № 862,642; Stated 24.09.69; Publ. 08.02.72]. With such dimensions, the error of the sensor in non-uniform electric fields will be significant. Thus, it turns out a complex, massive and overall sensor design, unsuitable for measurement in non-uniform electric fields.
Задачей полезной модели является создание простой конструкции датчика с оптимальными массовыми и габаритными характеристиками, обеспечивающими минимальные погрешности при измерении неоднородных электрических полей.The task of the utility model is to create a simple sensor design with optimal mass and dimensional characteristics that provide minimal errors in measuring inhomogeneous electric fields.
Указанная задача достигается тем, что в известном датчике для измерения напряженности электрического поля, содержащем три пары проводящих чувствительных элементов, попарно расположенных на внешних основаниях трех взаимно перпендикулярных диэлектрических подложках, выполненных в форме квадратной пластины, причем чувствительные элементы каждой пары параллельны и разнесены в пространстве на равные расстояния симметрично относительно центра датчика, а центры каждой пары чувствительных элементов находятся на одной из трех координатных осей, с началом координат в центре датчика, согласно заявленному техническому решению расстояния между чувствительными элементами каждой пары сведены к расстоянию, равному толщине диэлектрической подложки, на основаниях которой симметрично относительно центра подложки расположены чувствительные элементы, каждый из которых выполнен из четырех, электрически соединенных и лежащих в одной плоскости одинаковых электродов квадратной формы со сторонами параллельными между собой и сторонам квадратной подложки. This task is achieved by the fact that in a well-known sensor for measuring the electric field strength, there are three pairs of conductive sensitive elements arranged in pairs on the outer bases of three mutually perpendicular dielectric substrates made in the form of a square plate, and the sensitive elements of each pair are parallel and spaced apart in space equal distances are symmetrical about the center of the sensor, and the centers of each pair of sensitive elements are located on one of the three coordinates x axes, with the origin of coordinates in the center of the sensor, according to the stated technical solution, the distance between the sensing elements of each pair is reduced to a distance equal to the thickness of the dielectric substrate, on the bases of which are sensitive elements, four of which are electrically connected and symmetrically relative to the center of the substrate. identical square electrodes lying in one plane with sides parallel to each other and sides of a square substrate.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где The proposed utility model is illustrated by drawings, where
на фиг.1 изображен датчик напряженности, находящийся в электрическом поле; 1 shows a voltage sensor located in an electric field;
на фиг. 2 изображена одна из координатных плоскостей датчика, например плоскость x0y и её виды сверху и снизу; in fig. 2 shows one of the coordinate planes of the sensor, for example, the x0y plane and its top and bottom views;
на фиг. 3 изображен датчик разложенный на координатные плоскости, находящиеся на соответствующих координатных осях; in fig. 3 shows the sensor laid out on the coordinate planes located on the respective coordinate axes;
на фиг. 4 изображен датчик с указанием на него воздействий составляющих вектора напряженности электрического поля Ex, Ey и Ez. in fig. 4 shows a sensor with an indication of the effects of the components of the electric field strength vector E x , E y and E z .
Датчик напряженности электрического поля содержит три проводящих подложки 1, 2 и 3 выполненных в форме прямоугольной пластины квадратного сечения, чувствительные элементы 4 (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) и 5 (5.1, 5.2, 5.3, 5.4) – (на фиг. не показаны) расположенные на первом и втором основаниях подложки 1, чувствительные элементы 6 (6.1, 6.2, 6.3, 6.4) и 7 (7.1, 7.2, 7.3, 7.4) – (на фиг. не показаны) расположенные на первом и втором основаниях подложки 2, чувствительные элементы 8 (8.1, 8.2, 8.3, 8.4) и 9 (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) расположенные на первом и втором основаниях подложки 3. Каждый чувствительный элемент из технологических и конструктивных соображений выполнен в виде четырех электрически соединенных квадратных электродов. Так чувствительный элемент 4 состоит из электродов 4.1, 4.2, 4.3, 4.4; чувствительный элемент 5 состоит из электродов 5.1, 5.2, 5.3, 5.4; чувствительный элемент состоит из электродов 6.1, 6.2, 6.3, 6.4; чувствительный элемент 7 состоит из электродов 7.1, 7.2, 7.3, 7.4; чувствительный элемент 8 состоит из электродов 8.1, 8.2, 8.3, 8.4; чувствительный элемент 9 состоит из электродов 9.1, 9.2, 9.3, 9.4.The electric field strength sensor contains three
Датчик напряженности электрического поля работает следующим образом. The electric field strength sensor operates as follows.
При внесении датчика в электрическое поле на его каждой паре проводящих чувствительных элементах 4-5, 6-7 и 8-9 индуцируются одинаковые по величине и противоположные по знаку электрические заряды, пропорциональные составляющим напряженности электрического поля Ex, Ey и Ez. Измеряя разности зарядов между парами чувствительных элементов 4-5, 6-7, 8-9, расположенных по соответствующим координатным осях x, y и z определяют составляющим Ex, Ey и Ez вектора напряженности электрического поля Е, а по ним его модуль When a sensor is introduced into the electric field, on each pair of conductive sensitive elements 4-5, 6-7 and 8-9, electric charges of the same magnitude and opposite in sign, proportional to the components of the electric field strength E x , E y and E z, are induced. Measuring the charge difference between the pairs of sensitive elements 4-5, 6-7, 8-9, located along the corresponding x, y and z axes is determined by the components E x , E y and E z of the electric field vector E, and according to them its modulus
Для уменьшения массовых и габаритных характеристик датчик вместо образующих куб шести диэлектрических подложек с расположенными на них чувствительными элементами выполнен в виде трех взаимно перпендикулярных диэлектрических подложек квадратной формы, на основаниях которых нанесены проводящие чувствительные элементы. Уменьшения числа граней с шести до трех позволяет уменьшить массу датчика. Габаритные размеры датчика будут определяться частотным диапазоном его применения. С ростом частоты измеряемого электрического поля габаритные размеры датчика будут уменьшаться.To reduce the mass and dimensional characteristics, the sensor instead of the cube-forming six dielectric substrates with sensitive elements located on them is made in the form of three square-shaped mutually perpendicular dielectric substrates, on the bases of which conductive sensitive elements are applied. Reducing the number of faces from six to three reduces the mass of the sensor. The overall dimensions of the sensor will be determined by the frequency range of its application. With increasing frequency of the measured electric field, the overall dimensions of the sensor will decrease.
Таким образом, предлагаемый датчик имеет компактную конструкцию, обеспечивающую его минимальные массовые и габаритные характеристики, что позволяет использовать датчик при измерении в неоднородных электрических полях.Thus, the proposed sensor has a compact design, ensuring its minimum mass and dimensional characteristics, which allows the sensor to be used when measuring in non-uniform electric fields.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019112747U RU190511U1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019112747U RU190511U1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU190511U1 true RU190511U1 (en) | 2019-07-03 |
Family
ID=67216113
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019112747U RU190511U1 (en) | 2019-04-25 | 2019-04-25 | ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU190511U1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194713U1 (en) * | 2019-10-23 | 2019-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
RU194784U1 (en) * | 2019-10-23 | 2019-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
RU2807982C1 (en) * | 2023-09-05 | 2023-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Electric field strength vector meter for aircraft lightning protection system |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3641427A (en) * | 1969-09-24 | 1972-02-08 | Us Navy | Electric field sensor |
JP2007027902A (en) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Ntt Docomo Inc | Antenna system and electric field intensity measurement system |
RU111307U1 (en) * | 2011-04-01 | 2011-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD TENSION |
RU174615U1 (en) * | 2017-05-29 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский автомобильно-дорожный университет" (СибАДИ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
-
2019
- 2019-04-25 RU RU2019112747U patent/RU190511U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3641427A (en) * | 1969-09-24 | 1972-02-08 | Us Navy | Electric field sensor |
JP2007027902A (en) * | 2005-07-12 | 2007-02-01 | Ntt Docomo Inc | Antenna system and electric field intensity measurement system |
RU111307U1 (en) * | 2011-04-01 | 2011-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD TENSION |
RU174615U1 (en) * | 2017-05-29 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский автомобильно-дорожный университет" (СибАДИ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU194713U1 (en) * | 2019-10-23 | 2019-12-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
RU194784U1 (en) * | 2019-10-23 | 2019-12-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR |
RU2807982C1 (en) * | 2023-09-05 | 2023-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Electric field strength vector meter for aircraft lightning protection system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dean et al. | A capacitive fringing field sensor design for moisture measurement based on printed circuit board technology | |
RU190511U1 (en) | ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR | |
US8159219B2 (en) | MEMS 2D and 3D magnetic field sensors and associated manufacturing method | |
US3304787A (en) | Three-dimensional accelerometer device | |
CN107907749B (en) | Three-dimensional electric field sensor of coupling between low axle | |
ITTO20090973A1 (en) | TRIASSIAL INTEGRATED MAGNETOMETER OF SEMICONDUCTOR MATERIAL MADE IN MEMS TECHNOLOGY | |
US20150362565A1 (en) | Method for manufacturing a hall sensor assembly and a hall sensor assembly | |
KR20150061584A (en) | Capacitive sensor with differential shield | |
US9829524B2 (en) | Electric field sensor | |
RU174615U1 (en) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR | |
RU190509U1 (en) | ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR | |
SU1346058A3 (en) | Triaxial electrostatic accelerometer | |
RU175577U1 (en) | Electric field sensor | |
CN113109636B (en) | Single-chip three-dimensional electric field sensor | |
US9689933B2 (en) | Magnetic field sensor | |
Ausserlechner | An analytical theory of piezoresistive effects in Hall plates with large contacts | |
RU2490754C1 (en) | Microelectromechanical magnetic field sensor | |
RU2804916C1 (en) | Two-coordinate cylindrical sensor of components of electric field intensity vector | |
CN104729580B (en) | More Sensitive Detectors | |
RU194784U1 (en) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR | |
RU194713U1 (en) | ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR | |
RU2768200C1 (en) | Double sensor of electric field strength vector components | |
JP7141825B2 (en) | magnetic sensor | |
RU2807952C1 (en) | Single-coordinate spherical electric field strength sensor | |
US11808800B2 (en) | Radioimaging for real-time tracking of high-voltage breakdown |