RU2231802C2 - Procedure measuring intensity of electric field - Google Patents

Procedure measuring intensity of electric field Download PDF

Info

Publication number
RU2231802C2
RU2231802C2 RU2002117402/09A RU2002117402A RU2231802C2 RU 2231802 C2 RU2231802 C2 RU 2231802C2 RU 2002117402/09 A RU2002117402/09 A RU 2002117402/09A RU 2002117402 A RU2002117402 A RU 2002117402A RU 2231802 C2 RU2231802 C2 RU 2231802C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric field
sensor
coordinate
pickup
sensitive elements
Prior art date
Application number
RU2002117402/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002117402A (en
Inventor
С.В. Бирюков (RU)
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 RU2002117402/09A priority Critical patent/RU2231802C2/en
Publication of RU2002117402A publication Critical patent/RU2002117402A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2231802C2 publication Critical patent/RU2231802C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: task of invention consists in possibility of measurement of intensity vector of electric field in wide spatial range with enhanced precision and in simplified detection of maximal component of intensity vector of electric field and in circuit implementation of device according to this procedure. This task is realized by simultaneous positioning of three pairs of conducting sensitive elements included in common pickup in examined space, by symmetrization of outer surfaces of pickup with reference to coordinate planes with arrangement of centers of surfaces of sensitive elements in pairs on three axes of chosen coordinate system in symmetry with its origin. Pickup is oriented in field so that one component of intensity vector of electric field reaches its maximum value that comes at moment of match of direction of intensity vector with one of coordinate axes of pickup. Then pickup is held in this position and modulus of intensity vector is measured along this coordinate axis.
EFFECT: widened application use with enhanced accuracy.
2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the 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 находящейся 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.The known one-coordinate method of measuring electric field strength [1], based on placing in the space under study one pair of sensitive elements included in the common sensor and located on the coordinate axis passing through the center of the sensor, orienting these sensitive elements in the electric field until the maximum component is obtained and determining the modulus of the tension vector 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 сложность отыскания максимальной составляющей, поскольку требуется поворачивать датчик в трех его плоскостях, и низкая точность измерения вектора напряженности неоднородного электрического поля.The disadvantage of this method is the difficulty of finding the maximum component, since it is required to rotate the sensor in its three planes, and the low accuracy of measuring the vector of the intensity of the inhomogeneous electric field.

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 датчика, 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 sensor planes, measuring two its components and determining the modulus of the vector of tension by geometric summation of the measured components.

Недостатком этого способа также является сложность отыскания максимальной составляющей, 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 difficulty of finding the maximum component, 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 и упрощения отыскания максимальной составляющей вектора напряженности электрического поля и схемной реализации устройства по этому способу.The objective of the invention is the implementation of the possibility of measuring the electric field vector in a wide spatial range with increased accuracy and simplifying the search for the maximum component of the electric field vector and circuit design of the device using this method.

Задача достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно трех пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, при этом датчик ориентируют и затем поддерживают так, чтобы вектор напряженности электрического поля совпал с одной из координатных осей датчика, т.е. чтобы его составляющая по этой координатной оси была максимальна, а конфигурацию и размер чувствительных элементов, а также пространственный диапазон измерения выбирают исходя из требуемой погрешности. При этом модуль вектора напряженности электрического поля определяют измерением составляющей этого вектора по одной из координатных осей датчика, совпадающей с направлением вектора напряженности.The task is achieved by placing at the same time three 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 location of the centers of the surfaces of the sensitive elements in pairs on the three axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its beginning, the sensor being oriented and then support so that the electric field vector coincides with one of the coordinate axes of the sensor, i.e. so that its component along this coordinate axis is maximum, and the configuration and size of the sensitive elements, as well as the spatial measurement range, are selected based on the required error. In this case, the modulus of the electric field vector is determined by measuring the component of this vector along one of the coordinate axes of the sensor, which coincides with the direction of the electric vector.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения напряженности электрического поля, реализующая способ; на фиг.2. - пример одной из возможных форм чувствительных элементов 1-6 датчика, выполненной, в общем случае, в виде сферического слоя с внешним θ1 и внутренним θ2 угловыми размерами.The proposed method is illustrated by drawings, where figure 1 shows a structural diagram of a device for measuring electric field strength that implements the method; figure 2. - an example of one of the possible forms of sensitive elements 1-6 of the sensor, made, in the General case, in the form of a spherical layer with an external θ 1 and internal θ 2 angular dimensions.

Чувствительные элементы 1-6 представляют собой наружные сферические поверхности, симметричные относительно плоскостей декартовой системы координат, например, в трех ординатах тела 7, представляющего из себя, в частном случае, шар или сферу. Центры 8-13 этих поверхностей попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала 14. Чувствительные элементы, представляющие собой сферические сегменты, слои, квадраты, соединены, в частном случае, через резисторы, а в общем случае через дифференциальные преобразователи 15-17, и устройство 18 выделения наибольшей из трех составляющей вектора напряженности по координатным осям датчика, выход которого соединен с входом измерительного прибора 19, отградуированного в единицах напряженности электрического поля.Sensitive elements 1-6 are external spherical surfaces symmetrical with respect to the planes of the Cartesian coordinate system, for example, in three ordinates of the body 7, which is, in a particular case, a ball or sphere. The centers 8-13 of these surfaces are arranged in pairs on the axes of the same coordinate system symmetrically relative to its origin 14. Sensitive elements, which are spherical segments, layers, squares, are connected, in the particular case, through resistors, and in the general case through differential transducers 15- 17, and a device 18 for extracting the largest of the three components of the tension vector along the coordinate axes of the sensor, the output of which is connected to the input of the measuring device 19, calibrated in units of electric field strength I.

Способ измерения реализуется следующим образом. Датчик с чувствительными элементами помещают в пространство исследуемого поля. Ориентируют датчик в поле так, чтобы одна из его составляющих достигла максимального значения, наступающего в момент совпадения направления вектора напряженности электрического поля с одной из координатных осей датчика. Удерживая датчик в этом положении, измеряют модуль вектора напряженности электрического поля в этом координатном направлении. Размер чувствительных элементов, выполненных в форме сферических сегментов, а также пространственный диапазон измерения выбирают исходя из требуемой погрешности согласно таблице 1 или таблице 2.The measurement method is implemented as follows. A sensor with sensitive elements is placed in the space of the investigated field. Orient the sensor in the field so that one of its components reaches the maximum value that occurs when the direction of the electric field vector coincides with one of the coordinate axes of the sensor. Holding the sensor in this position, measure the modulus of the electric field vector in this coordinate direction. The size of the sensitive elements made in the form of spherical segments, as well as the spatial measurement range, are selected based on the required error according to table 1 or table 2.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

В таблицах параметр aмакс=R/dмин, где R - радиус сферического корпуса датчика; dмин - минимально возможное расстояние от центра датчика до источника поля при требуемой погрешности.In the tables, the parameter a max = R / d min , where R is the radius of the spherical body of the sensor; d min - the minimum possible distance from the center of the sensor to the source of the field with the required error.

Таким образом, пространственный диапазон измерения датчика будет находиться в пределах от dмин=R/амaкc до ∞. Следовательно, чем больше амакс, тем шире пространственный диапазон и тем ближе к источнику поля можно располагать датчик.Thus, the spatial measurement range of the sensor will be in the range from d min = R / a max to ∞. Therefore, the larger the max , the wider the spatial range and the closer to the field source the sensor can be located.

Используя предлагаемый способ измерения и при правильном выборе конфигурации и размеров чувствительных элементов, можно добиться погрешности измерения менее ±2% на расстояниях от источника поля и проводящих поверхностей, больших или равных 2R, где R - радиус сферического корпуса датчика. Кроме этого, упрощаются процесс отыскания максимального значения и устройство обработки сигналов датчика, а также сужается диапазон входных сигналов устройства.Using the proposed measurement method and with the correct selection of the configuration and size of the sensitive elements, it is possible to achieve a measurement error of less than ± 2% at distances from the field source and conductive surfaces greater than or equal to 2R, where R is the radius of the spherical body of the sensor. In addition, the process of finding the maximum value and the device for processing sensor signals are simplified, and the range of input signals of the device is narrowed.

Источники информацииSources of information

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.41-44.1. 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. - Vol. 65.- P.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. - No. 8. - S.427-430.

3. A.c. СССР. 473128, МКИ G 01 R 29/14. Способ измерения напряженности электрического поля / B.C Аксельрод, К.Б.Щегловский, В.А.Мондрусов. Опубл. 1975, БИ №21.3. A.c. USSR. 473128, MKI G 01 R 29/14. A method of measuring electric field strength / B.C Axelrod, K. B. Shcheglovsky, V. A. Mondrusov. Publ. 1975, BI No. 21.

Claims (1)

Способ измерения напряженности электрического поля, основанный на помещении в исследуемое пространство одновременно трех пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно ее начала, отличающийся тем, что датчик ориентируют в поле так, чтобы одна из составляющих сектора напряженности электрического поля достигла максимального значения, наступающего в момент совпадения направления вектора напряженности с одной из координатных осей датчика, затем удерживают датчик в этом положении и измеряют модуль вектора напряженности по этой координатной оси.The method of measuring the electric field strength, based on placing three 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 location of the centers of the surfaces of the sensitive elements in pairs on the three axes of the selected coordinate system symmetrically with respect to its origin, differing the fact that the sensor is oriented in the field so that one of the components of the electric field has reached its maximum value, advancing at the moment of coincidence with the direction vector of the one of the coordinate axes of the sensor, then hold the sensor in this position and the magnitude of the measured intensity of this coordinate axis.
RU2002117402/09A 2002-06-28 2002-06-28 Procedure measuring intensity of electric field RU2231802C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117402/09A RU2231802C2 (en) 2002-06-28 2002-06-28 Procedure measuring intensity of electric field

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002117402/09A RU2231802C2 (en) 2002-06-28 2002-06-28 Procedure measuring intensity of electric field

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002117402A RU2002117402A (en) 2003-12-27
RU2231802C2 true RU2231802C2 (en) 2004-06-27

Family

ID=32845789

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002117402/09A RU2231802C2 (en) 2002-06-28 2002-06-28 Procedure measuring intensity of electric field

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2231802C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360042A (en) * 2011-09-30 2012-02-22 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 All-weather power-frequency electric field measuring device
CN103412197A (en) * 2013-06-05 2013-11-27 天津学子电力设备科技有限公司 Laser induced thermal pulse polymer dielectric space charge measuring device and method
CN103954849A (en) * 2014-05-12 2014-07-30 中国科学院上海高等研究院 Electric field detection device
CN106855536A (en) * 2015-12-09 2017-06-16 国网智能电网研究院 High voltage direct current cable space charge two-dimensional imaging method based on pulse electroacoustic method
RU2799666C1 (en) * 2023-02-15 2023-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Method for measuring the electric field strength by one component

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360042A (en) * 2011-09-30 2012-02-22 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 All-weather power-frequency electric field measuring device
CN103412197A (en) * 2013-06-05 2013-11-27 天津学子电力设备科技有限公司 Laser induced thermal pulse polymer dielectric space charge measuring device and method
CN103412197B (en) * 2013-06-05 2016-08-10 天津学子电力设备科技有限公司 A kind of induced with laser thermal pulse polymeric dielectric space charge measurement method
CN103954849A (en) * 2014-05-12 2014-07-30 中国科学院上海高等研究院 Electric field detection device
CN106855536A (en) * 2015-12-09 2017-06-16 国网智能电网研究院 High voltage direct current cable space charge two-dimensional imaging method based on pulse electroacoustic method
CN106855536B (en) * 2015-12-09 2019-10-15 国网智能电网研究院 High voltage direct current cable space charge two-dimensional imaging method based on pulse electroacoustic method
RU2799666C1 (en) * 2023-02-15 2023-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Method for measuring the electric field strength by one component
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
RU2804916C1 (en) * 2023-07-11 2023-10-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Two-coordinate cylindrical sensor of components of electric field intensity vector

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
Yang et al. Binocular vision-based method used for determining the static and dynamic parameters of the long-stroke shakers in low-frequency vibration calibration
RU2231802C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
US20140371631A1 (en) Mobile device for an electronic stethoscope including an electronic microphone and a unit for detecting the position of the mobile device
CN102353345A (en) Curvature radius measuring method
RU2214611C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
RU2200330C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
TW200841981A (en) Laser array measurement system for testing three dimensional positioning performance, measuring three dimensional orbit and straightness of arbitrary axis
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
CN115728829A (en) Magnetic target positioning method based on magnetic gradient full tensor
RU2190233C1 (en) Method measuring intensity of electric field
RU81579U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD TENSION
Khyam et al. High precision ultrasonic positioning using phase correlation
RU80242U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD TENSION
RU2774056C1 (en) Method for measuring the electric field strength with determination of the maximum error
RU215001U1 (en) Electric field strength sensor with sensitive elements in the form of a spherical bicagon
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
JP2012103207A (en) Output correction circuit of magnetic sensor, output correction method of magnetic sensor, and azimuth angle measurement device
JPWO2020145344A1 (en) Calibration method of magnetic field calibration device and magnetic measurement device using it
RU217326U1 (en) Spherical electric field strength sensor with biangular sensing elements

Legal Events

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

Effective date: 20070629