RU2214611C2 - Procedure measuring intensity of electric field - Google Patents

Procedure measuring intensity of electric field Download PDF

Info

Publication number
RU2214611C2
RU2214611C2 RU2001101656/09A RU2001101656A RU2214611C2 RU 2214611 C2 RU2214611 C2 RU 2214611C2 RU 2001101656/09 A RU2001101656/09 A RU 2001101656/09A RU 2001101656 A RU2001101656 A RU 2001101656A RU 2214611 C2 RU2214611 C2 RU 2214611C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric field
sensitive elements
measurement
pickup
intensity
Prior art date
Application number
RU2001101656/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001101656A (en
Inventor
С.В. Бирюков
Original Assignee
Омский государственный технический университет
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 Омский государственный технический университет filed Critical Омский государственный технический университет
Priority to RU2001101656/09A priority Critical patent/RU2214611C2/en
Publication of RU2001101656A publication Critical patent/RU2001101656A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2214611C2 publication Critical patent/RU2214611C2/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of intensity of electric field in wide spatial range with raised accuracy. SUBSTANCE: in compliance with procedure measuring intensity of electric field n pairs of conductive sensitive elements incorporated in common pickup are placed in examined space, outer surfaces of pickup are positioned in symmetry about coordinate planes with location of centers of surfaces of sensitive elements pairwise on n axes of chosen coordinate system symmetric relative to its origin. Pickup is oriented and held so that intensity vector of electric field is equidistantly removed from coordinate axes of pickup, that is, so that its components along coordinate axes are equal. Configuration and dimensions of sensitive elements are chosen on condition that there exist minimal errors caused by inhomogeneity of electric field under maximal measurement range of electric field. Modulus of intensity vector of measured electric field is found by measurement of one of components of electric field. With correct selection of configuration and dimensions of sensitive elements measurement error can amount to value under 1% at distances from field source and conductive surfaces exceeding or equal to 1.5 R where R is conditional radius of body of pickup. With this approach unit processing signals of pickup is simplified and range of input signals of facility is narrowed. EFFECT: possibility of measurement of intensity vector of electric field in wide spatial range with increased precision. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью. The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure electric field in a wide spatial range with increased accuracy.

Известен однокоординатный способ измерения напряженности электрического поля [1] , основанный на помещении в исследуемое пространство одной пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик и находящихся на координатной оси, проходящей через центр датчика, ориентировании этих чувствительных элементов в электрическом поле до момента получения максимальной составляющей и определении модуля вектора напряженности путем измерения этой составляющей. A single-coordinate method for measuring electric field strength [1] is known, based on placing one pair of sensitive elements included in the common sensor and located on the coordinate axis passing through the center of the sensor in the space under study, orienting these sensitive elements in the electric field until the maximum component is obtained and determining the modulus of the vector of tension by measuring this component.

Достоинство такого способа измерения напряженности электрического поля, заключается в том, что устройство, реализующее этот способ, имеет узкий диапазон входных сигналов и простую схемную реализацию. The advantage of this method of measuring electric field strength is that the device that implements this method has a narrow range of input signals and a simple circuit implementation.

Недостатком этого способа является низкая точность измерения вектора напряженности неоднородного электрического поля и узкий пространственный диапазон измерения. The disadvantage of this method is the low accuracy of measuring the intensity vector of an inhomogeneous electric field and a narrow spatial range of measurement.

Известен также двухкоординатный способ измерения напряженности электрического поля [2] , основанный на помещении в исследуемое пространство двух пар чувствительных элементов, входящих в общий датчик и находящихся на двух координатных осях, проходящих через центр датчика, ориентировании этих чувствительных элементов в двух плоскостях электрического поля, измерении двух его составляющих и определении модуля вектора напряженности путем геометрического суммирования измеренных составляющих. There is also a two-coordinate method for measuring electric field strength [2], based on placing two pairs of sensitive elements in the space under study that are part of a common sensor and located on two coordinate axes passing through the center of the sensor, orienting these sensitive elements in two planes of the electric field, measuring its two components and determining the modulus of the tension vector by geometric summation of the measured components.

Недостатком этого способа также является низкая точность измерения вектора напряженности неоднородного электрического поля, узкий пространственный диапазон измерения и расширенный диапазон входных сигналов устройства, реализующего этот способ. The disadvantage of this method is the low accuracy of measuring the vector of the intensity of an inhomogeneous electric field, a narrow spatial range of measurement and an extended range of input signals of a device that implements this method.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения напряженности электрического поля [3], заключающийся в том, что в исследуемое пространство одновременно помещают три пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрируют наружную поверхность датчика относительно координатных плоскостей, располагают центры наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно его начала с последующим измерением трех координатных составляющих и определением напряженности измеряемого поля путем геометрического суммирования этих составляющих. Closest to the claimed method is a method of measuring electric field strength [3], which consists in the fact that three pairs of sensitive elements included in a common sensor are simultaneously placed in the space under study, the outer surface of the sensor is symmetric relative to the coordinate planes, the centers of the outer surfaces of the sensitive elements are placed in pairs on the three axes of the selected coordinate system symmetrically with respect to its origin, followed by measurement of the three coordinate components and determine By measuring the intensity of the measured field by geometric summation of these components.

Общим недостатком известных способов и прототипа является то, что их можно использовать при измерении напряженности электрического поля в узком пространственном диапазоне, т.е. на расстоянии от источников поля и проводящих поверхностей, значительно превышающих размеры датчика. В этой области электрическое поле можно считать однородным. При приближении датчика к источнику поля или проводящим поверхностям электрическое поле становится неоднородным и появляется зависимость измеряемой напряженности от ориентации датчика, что приводит к значительным погрешностям измерения. A common disadvantage of the known methods and prototype is that they can be used to measure the electric field in a narrow spatial range, i.e. at a distance from field sources and conductive surfaces, significantly exceeding the size of the sensor. In this region, the electric field can be considered homogeneous. When the sensor approaches the field source or conductive surfaces, the electric field becomes inhomogeneous and a dependence of the measured intensity on the orientation of the sensor appears, which leads to significant measurement errors.

Кроме этого, устройства, реализующие эти способы, имеют расширенные диапазоны измерения входных сигналов и обладают повышенной сложностью реализации. In addition, devices that implement these methods have extended ranges for measuring input signals and have increased implementation complexity.

Задача изобретения - осуществление возможности измерения вектора напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью. The objective of the invention is the implementation of the possibility of measuring the vector of electric field in a wide spatial range with increased accuracy.

Задача достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно n-пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на n осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, при этом датчик ориентируют и затем поддерживают так, чтобы вектор напряженности электрического поля был равноудален от координатных осей датчика, т. е., чтобы его составляющие по координатным осям были равны, а конфигурацию и размер чувствительных элементов выбирают из условия минимума погрешности от неоднородности электрического поля при максимальном пространственном диапазоне измерения

Figure 00000002

где n=2; 3;
Еi - составляющие вектора напряженности электрического поля по координатным осям, зависящие от конфигурации и размеров чувствительных элементов, а также от пространственного диапазона измерений;
Е0 - модуль вектора напряженности однородного электрического поля.The problem is achieved by placing simultaneously n-pairs of conductive sensitive elements included in the common sensor in the space under study, balancing the outer surfaces of the sensor relative to the coordinate planes with the centers of the surfaces of the sensitive elements in pairs on the n axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its beginning, while the sensor is oriented and then support so that the electric field vector is equidistant from the coordinate axes of the sensor, i.e., so that its the components along the coordinate axes were equal, and the configuration and size of the sensing elements were chosen from the condition of a minimum error from the inhomogeneity of the electric field with a maximum spatial range of measurement
Figure 00000002

where n = 2; 3;
E i are the components of the electric field vector along the coordinate axes, depending on the configuration and size of the sensitive elements, as well as on the spatial range of measurements;
E 0 - the module of the vector of the intensity of a uniform electric field.

При этом модуль вектора измеряемого электрического поля определяют измерением одной из составляющих датчика. In this case, the vector module of the measured electric field is determined by measuring one of the components of the sensor.

Предлагаемый способ поясняется чертежом. Чувствительные элементы 1-6 представляют собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат, например, в трех ординатах тела 7, представляющего из себя в частном случае шар. Центры 8-13 этих поверхностей попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала 14. Чувствительные элементы, в частном случае представляющие собой шаровые сегменты, слои, треугольники, квадраты и их сочетания, соединены в частном случае через резисторы, а в общем случае через дифференциальные преобразователи 15-17, и логическое устройство 18 со звуковым, световым или иным сигнализатором 19 равенства составляющих вектора напряженности по координатным осям, а выход одного из дифференциальных преобразователей, например, по оси X, соединен с измерительным прибором 20. The proposed method is illustrated in the drawing. Sensitive elements 1-6 are the outer surfaces of the spherical segments that are symmetrical with respect to the planes of the Cartesian coordinate system, for example, in three ordinates of the body 7, which in a particular case is a ball. The centers 8-13 of these surfaces are arranged in pairs on the axes of the same coordinate system symmetrically with respect to its origin 14. Sensitive elements, in the particular case representing spherical segments, layers, triangles, squares and their combinations, are connected in a particular case through resistors, and in general case through differential converters 15-17, and a logical device 18 with a sound, light or other signaling device 19 of the equality of the components of the tension vector along the coordinate axes, and the output of one of the differential converters it, for example, along the X axis, is connected to the measuring device 20.

Способ измерения реализуется следующим образом. Датчик с чувствительными элементами помещают в пространство исследуемого поля и ориентируют его в нем до момента равенства составляющих вектора напряженности электрического поля по всем координатным осям, и удерживая датчик в этом положении, измеряют одну из составляющих вектора напряженности электрического поля, по которой и определяют его модуль. Конфигурацию и размер чувствительных элементов выбирают из условия минимума погрешности от неоднородности электрического поля при максимальном пространственном диапазоне измерения

Figure 00000003

где n=2; 3;
Еi - составляющие вектора напряженности электрического поля по координатным осям, зависящие от конфигурации и размеров чувствительных элементов, а также от пространственного диапазона измерений;
Е0 - модуль вектора напряженности однородного электрического поля.The measurement method is implemented as follows. A sensor with sensitive elements is placed in the space of the investigated field and orientated in it until the components of the electric field strength vector are equal along all coordinate axes, and holding the sensor in this position, one of the components of the electric field strength vector is measured, by which its module is determined. The configuration and size of the sensitive elements is selected from the condition of a minimum error from the inhomogeneity of the electric field with a maximum spatial range of measurement
Figure 00000003

where n = 2; 3;
E i are the components of the electric field vector along the coordinate axes, depending on the configuration and size of the sensitive elements, as well as on the spatial range of measurements;
E 0 - the module of the vector of the intensity of a uniform electric field.

Используя предлагаемый способ измерения и при правильном выборе конфигурации и размеров чувствительных элементов можно добиться погрешности измерения менее 1% на расстояниях от источника поля и проводящих поверхностей больших или равных 1,5•R, где R - условный радиус тела датчика. Кроме этого упрощается устройство обработки сигналов датчика и сужается диапазон входных сигналов устройства. Using the proposed measurement method and with the right choice of configuration and size of sensitive elements, it is possible to achieve a measurement error of less than 1% at distances from the field source and conductive surfaces greater than or equal to 1.5 • R, where R is the conditional radius of the sensor body. In addition, the device for processing sensor signals is simplified and the range of input signals of the device is narrowed.

Литература
1. Морозов Ю.А., Громов О.М. Прибор для измерения напряженности электрического поля промышленной частоты // Научные работы институтов охраны труда ВЦСПС. - М.: Профиздат. - 1970. - вып. 65. - С.41-44.
Literature
1. Morozov Yu.A., Gromov O.M. A device for measuring the electric field of industrial frequency // Scientific works of labor protection institutes of the All-Union Central Council of Trade Unions. - M.: Profizdat. - 1970. - issue. 65. - S.41-44.

2. Bocker H., Wilhelmy L. Messung der elektrischen Feldstarke bei hohen transienten und periodisch zeitabhangigen Spannungen // Elektrotechniche zeitschrift. - 1970. - A91. - 8. - S.427-430. 2. Bocker H., Wilhelmy L. Messung der elektrischen Feldstarke bei hohen transienten und periodisch zeitabhangigen Spannungen // Elektrotechniche zeitschrift. - 1970. - A91. - 8. - S.427-430.

3. A.с. 473128 (СССР), МКИ G 01 R 29/14. Способ измерения напряженности электрического поля / B.C. Акселърод, К.Б.Щегловский, В.А.Мондрусов. Опубл. 1975, БИ 21. 3. A.s. 473128 (USSR), MKI G 01 R 29/14. The method of measuring electric field strength / B.C. Axelrod, K. B. Scheglovsky, V. A. Mondrusov. Publ. 1975, BI 21.

Claims (1)

Способ измерения напряженности электрического поля, основанный на помещении в исследуемое пространство одновременно n пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на n осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, отличающийся тем, что датчик ориентируют и затем поддерживают так, чтобы вектор напряженности электрического поля был равноудален от координатных осей датчика, т.е., чтобы его составляющие по координатным осям были равны, а конфигурацию и размер чувствительных элементов выбирают из условия минимума погрешности от неоднородности электрического поля при максимальном пространственном диапазоне
Figure 00000004

где n = 2, 3;
Еi - составляющие вектора напряженности электрического поля по координатным осям, зависящие от конфигурации и размеров чувствительных элементов, а также от пространственного диапазона измерений;
Е0 - модуль вектора напряженности однородного электрического поля,
при этом модуль вектора напряженности измеряемого электрического поля определяют измерением одной из составляющих датчика.
The method of measuring the electric field strength, based on placing simultaneously in the studied space n pairs of conductive sensitive elements included in the common sensor, balancing the outer surfaces of the sensor relative to the coordinate planes with the location of the centers of the surfaces of the sensitive elements in pairs on the n axes of the selected coordinate system symmetrically with respect to its origin, differing the fact that the sensor is oriented and then supported so that the electric field vector is equal to is removed from the coordinate axes of the sensor, i.e., so that its components along the coordinate axes are equal, and the configuration and size of the sensitive elements are selected from the condition of a minimum error from the inhomogeneity of the electric field with a maximum spatial range
Figure 00000004

where n = 2, 3;
E i are the components of the electric field vector along the coordinate axes, depending on the configuration and size of the sensitive elements, as well as on the spatial range of measurements;
E 0 - the module of the vector of the intensity of a uniform electric field,
wherein the module of the vector of the measured electric field intensity is determined by measuring one of the sensor components.
RU2001101656/09A 2001-01-17 2001-01-17 Procedure measuring intensity of electric field RU2214611C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101656/09A RU2214611C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Procedure measuring intensity of electric field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001101656/09A RU2214611C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Procedure measuring intensity of electric field

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001101656A RU2001101656A (en) 2002-12-20
RU2214611C2 true RU2214611C2 (en) 2003-10-20

Family

ID=31988063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001101656/09A RU2214611C2 (en) 2001-01-17 2001-01-17 Procedure measuring intensity of electric field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2214611C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606927C1 (en) * 2015-08-10 2017-01-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Electrostatic field intensity meter
RU2647225C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Meter of the electric field intensity of the vibrating type
RU2800074C1 (en) * 2023-02-15 2023-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Method for measuring the electric field strength by the equality of three components

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606927C1 (en) * 2015-08-10 2017-01-10 Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Electrostatic field intensity meter
RU2647225C1 (en) * 2017-01-30 2018-03-14 Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" Meter of the electric field intensity of the vibrating type
RU2800074C1 (en) * 2023-02-15 2023-07-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Method for measuring the electric field strength by the equality of three components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2388003C1 (en) Method for electric field intensity measurement
ES2869524T3 (en) IMU Calibration
US6493956B1 (en) Gauge for calibrating three-dimensional coordinate measuring machine and method for calibrating three-dimensional coordinate measuring machine using the gauge
JP2017072456A5 (en)
CN102841232A (en) Current sensor for electric wire
JP2012528304A (en) Method and apparatus for determining position by magnetism
CN113325353B (en) Magnetometer spatial attitude calibration method and system
CN111819454B (en) Method and apparatus for measuring the direction of a magnetic field
RU2214611C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
RU2231802C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
CN105629982B (en) Space small magnet suspension control device based on optical displacement sensing
RU2200330C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
JP7399426B2 (en) Magnetic field calibration device and method for calibrating a magnetic measurement device using the same
RU2799972C1 (en) Method for measuring the electric field strength by the equality of two components
RU2190232C1 (en) Procedure measuring parameters of electric field
RU2799666C1 (en) Method for measuring the electric field strength by one component
RU2776097C1 (en) Method for measuring the electric field intensity using a dual-type sensor
RU214868U1 (en) Electric field strength sensor with sensing elements in the form of a spherical rectangle
RU215001U1 (en) Electric field strength sensor with sensitive elements in the form of a spherical bicagon
RU138023U1 (en) DEVICE FOR CALIBRATING A THREE-COMPONENT MAGNETOMETER
RU2190233C1 (en) Method measuring intensity of electric field
RU2733100C1 (en) Extended precision electric field strength measurement method
RU2774056C1 (en) Method for measuring the electric field strength with determination of the maximum error
RU89244U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD TENSION
RU214867U1 (en) Electric field strength sensor with sensing elements in the form of a spherical square

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040118