RU2397515C1 - Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы - Google Patents
Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397515C1 RU2397515C1 RU2009129254/28A RU2009129254A RU2397515C1 RU 2397515 C1 RU2397515 C1 RU 2397515C1 RU 2009129254/28 A RU2009129254/28 A RU 2009129254/28A RU 2009129254 A RU2009129254 A RU 2009129254A RU 2397515 C1 RU2397515 C1 RU 2397515C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase difference
- input
- output
- unit
- plate
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области атмосферного электричества и может быть использовано для определения электрической проводимости атмосферы при аэрофизических, геофизических, электрохимических, метеорологических, биологических и других исследованиях. Сущность: устройство включает измерительную пластину с отверстием в центральной части, а также дополнительную пластину, расположенную над измерительной пластиной параллельно ей. Расстояние между пластинами обратно пропорционально величине напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот, соединенным с дополнительной пластиной. В отверстии измерительной пластины установлен электростатический флюксметр с возможностью вращения. Также в схему устройства включены усилитель сигналов, блок измерителя разности фаз, блок тригонометрической функции котангенса разности фаз, масштабный усилитель, блок регистрации. Усилитель сигналов подключен к измерительной пластине и к первому входу блока измерителя разности фаз. Ко второму входу блока измерителя разности фаз подключен электростатический флюксметр. Выход блока измерителя разности фаз соединен с входом блока тригонометрической функции котангенса разности фаз, выход которого соединен с входом масштабного усилителя. Выход масштабного усилителя соединен с входом блока регистрации. Технический результат: повышение точности измерений за счет создания сигналов плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности переменного аэроэлектрического поля, исключения влияния неламинарности потока между пластинами и шумов электростатического флюксметра. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области атмосферного электричества и может быть использовано для определения электрической проводимости атмосферы при аэрофизических, геофизических, электрохимических, метеорологических, биологических и других исследованиях.
Известно устройство для измерения ионной электрической проводимости воздуха, включающее аспирационный конденсатор, к внешнему и внутреннему электродам которого приложена отклоняющая разность потенциалов. (Имянитов И.М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы. М.: Гостехиздат. 1957, с.322).
Недостатком данного устройства является низкая точность измерений тока проводимости, определяемого знаком и заданным значением отклоняющего потенциала, расходом воздуха через аспирационный конденсатор и геометрией конденсатора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для измерения электрической проводимости атмосферы, включающее измерительную пластину с отверстием в центральной части, дополнительную пластину, расположенную над измерительной пластиной параллельно ей, электростатический флюксметр, установленный в отверстии измерительной пластины с возможностью вращения, и блок регистрации (Имянитов И.М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы. М.: Гостехиздат.1957, с.324-325).
Недостатком данного устройства является низкая точность измерений из-за нестабильности напряженности постоянного поля, а также неламинарности воздушного потока между пластинами. Данное устройство не позволяет получить высокую точность измерения вследствие влияния шумов электростатического флюксметра на результаты измерения.
Техническим результатом является повышение точности измерений за счет создания сигналов плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности переменного аэроэлектрического поля, исключения влияния неламинарности потока между пластинами и шумов электростатического флюксметра.
Технический результат достигается в устройстве для измерения электрической проводимости атмосферы, включающем измерительную пластину с отверстием в центральной части, дополнительную пластину, расположенную над измерительной пластиной параллельно ей, электростатический флюксметр, установленный в отверстии измерительной пластины с возможностью вращения, блок регистрации, генератор инфранизких частот, соединенный с дополнительной пластиной, усилитель сигналов, подключенный к измерительной пластине, блок измерителя разности фаз, блок тригонометрической функции котангенса разности фаз, масштабный усилитель, при этом первый вход блока измерителя фаз соединен с выходом усилителя сигналов, второй вход - с выходом электростатического флюксметра, а выход - с входом блока тригонометрической функции котангенса разности фаз, выход которого соединен с входом масштабного усилителя, выход которого подключен к входу блока регистрации, причем расстояние между пластинами обратно пропорционально величине напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот. Пластины выполнены в виде сетчатой поверхности.
Отличительными признаками предлагаемого устройства для измерения электрической проводимости атмосферы являются генератор инфранизких частот, соединенный с дополнительной пластиной, усилитель сигналов, вход которого соединен с измерительной пластиной, а выход с первым входом блока измерителя разности фаз, второй вход которого соединен с выходом электростатического флюксметра, а выход - с блоком тригонометрической функции котангенса разности фаз, выход которого соединен с масштабным усилителем, выход которого подключен к блоку регистрации, обратно пропорциональная связь расстояния между пластинами и величины напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот, выполнение пластин в виде сетчатой поверхности. Генератор инфранизких частот, соединенный с дополнительной пластиной, позволяет создать сигналы плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности переменного аэроэлектрического поля. Установка блока измерителя разности фаз позволяет измерять разность фаз созданных сигналов плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности аэроэлектрического переменного поля. Установка блока тригонометрической функции котангенса разности фаз позволяет получить значения котангенса измеренной разности фаз сигналов плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности аэроэлектрического переменного поля. Расстояние между пластинами выбирается из условия обратной пропорциональности величины напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот, т.е. чем меньше расстояние между пластинами, тем больше напряженность переменного поля и наоборот. Выполнение пластин в виде сетчатой поверхности позволяет проводить измерения в условиях естественных воздушных потоков, исключая необходимость создания ламинарного воздушного потока.
Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен общий вид устройства.
Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы включает электростатический флюксметр 1, установленный с возможностью вращения в отверстии измерительной пластины 2, выполненном в ее центральной части, дополнительную пластину 3, расположенную над измерительной пластиной 2 параллельно ей, генератор инфранизких частот 4, соединенный с дополнительной пластиной 2, усилитель сигналов 5, подключенный к измерительной пластине 1, блок 6 измерителя разности фаз, блок 7 тригонометрической функции котангенса разности фаз, масштабный усилитель 8. Первый вход блока 6 измерителя разности фаз соединен с выходом усилителя сигналов 5, второй вход - с выходом электростатического флюксметра 1, а выход - с входом блока 7 тригонометрической функции котангенса разности фаз, выход которого соединен с входом масштабного усилителя 8, выход которого подключен к входу блока 9 регистрации. Расстояние между пластинами 2 и 3 обратно пропорционально величине напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот 4. Пластины 2 и 3 выполнены в виде сетчатой поверхности.
Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы работает следующим образом.
Над земной поверхностью на высоте один метр установлена пластина, например металлическая, площадью 1 м2, в отверстии которой смонтирован электростатический флюксметр 1. На высоте 10 см над измерительной пластиной 2 параллельно расположена аналогичная дополнительная пластина 3, например металлическая, площадью 1 м2, подключенная к генератору инфранизких частот 4, который задает сигналы плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности аэроэлектрического переменного поля в промежутке между пластинами 2 и 3. При расстоянии между пластинами 10 см поданное на дополнительную пластину 3 переменное напряжение, равное 10 В, генерирует переменное аэроэлектрическое поле напряженностью 100 В/м. Металлические пластины 2 и 3 могут быть выполнены в виде сетчатой поверхности с размерами ячеек 1×1 см, причем размеры ячеек должны быть меньше расстояния между пластинами. Измерительная пластина 2, подключенная к усилителю сигналов 5, измеряет величину плотности вертикального аэроэлектрического тока, создаваемого в пространстве между пластинами 2 и 3. Электростатический флюксметр 1 измеряет величину напряженности генерируемого аэроэлектрического переменного поля, исключая погрешности краевых эффектов. Сигналы с усилителя сигналов 5 и электростатического флюксметра 1 подаются, соответственно, на первый и второй входы блока 6 измерителя разности фаз. Измеренная разность фаз сигналов в плотности вертикального аэроэлектрического тока и напряженности аэроэлектрического переменного поля поступает в блок 7 тригонометрической функции котангенса разности фаз, где вычисляется котангенс измеренной разности фаз. После чего полученный сигнал поступает на масштабный усилитель 8. Регистрация сигнала с масштабного усилителя 8 осуществляется с высоким временным разрешением. Сигнал на выходе масштабного усилителя 8 пропорционален (соответствует) измеряемой величине электрической проводимости атмосферы.
Предлагаемое устройство для измерения электрической проводимости атмосферы позволяет повысить точность измерений и может быть использовано в метеорологии для определения электрической составляющей погоды и климата, в биологии и медицине для контроля чистоты и определения электрических параметров воздуха, а также при выполнении высокотехнологичных производственных и научно-исследовательских операций, требующих контроля электрического состояния окружающей среды.
Claims (2)
1. Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы, включающее измерительную пластину с отверстием в центральной части, дополнительную пластину, расположенную над измерительной пластиной параллельно ей, электростатический флюксметр, установленный в отверстии измерительной пластины с возможностью вращения, и блок регистрации, отличающееся тем, что оно снабжено генератором инфранизких частот, соединенным с дополнительной пластиной, усилителем сигналов, подключенным к измерительной пластине, блоком измерителя разности фаз, блоком тригонометрической функции котангенса разности фаз, масштабным усилителем, при этом первый вход блока измерителя разности фаз соединен с выходом усилителя сигналов, второй вход - с выходом электростатического флюксметра, а выход - с входом блока тригонометрической функции котангенса разности фаз, выход которого соединен с входом масштабного усилителя, выход которого подключен к входу блока регистрации, причем расстояние между пластинами обратно пропорционально величине напряженности переменного поля, создаваемого генератором инфранизких частот.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пластины выполнены в виде сетчатой поверхности.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129254/28A RU2397515C1 (ru) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009129254/28A RU2397515C1 (ru) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2397515C1 true RU2397515C1 (ru) | 2010-08-20 |
Family
ID=46305613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009129254/28A RU2397515C1 (ru) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397515C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501029C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-12-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Компенсационный электростатический флюксметр |
-
2009
- 2009-07-30 RU RU2009129254/28A patent/RU2397515C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РД 52.04.168-2001 Наблюдения за атмосферным электричеством. Дата введения 01.06.2002 [найдено 22.03.2010]. Найдено из Интернет: <URL: http://www.mostgost.ru/gost_preview/pd/pd_5204168-2001/pg-1.html>. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501029C1 (ru) * | 2012-05-11 | 2013-12-10 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Компенсационный электростатический флюксметр |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cui et al. | Model, design, and testing of field mill sensors for measuring electric fields under high-voltage direct-current power lines | |
| Yang et al. | A novel MEMS chip-based atmospheric electric field sensor for lightning hazard warning applications | |
| Ellis et al. | Detecting impacts of sand grains with a microphone system in field conditions | |
| CN104320092B (zh) | 一种微弱信号测量的宽频带低噪声差分放大电路 | |
| CN102081067B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式二氧化氮传感器及其浓度测量方法 | |
| CN109861658A (zh) | 微弱信号测量的宽频带、低噪声差分放大电路 | |
| CN105425025A (zh) | 一种高精度多量程微弱电流检测系统 | |
| CN102928713A (zh) | 一种磁场天线的本底噪声测量方法 | |
| RU2397515C1 (ru) | Устройство для измерения электрической проводимости атмосферы | |
| CN102095786B (zh) | 碳纳米管薄膜三电极氢气传感器及其浓度测量方法 | |
| CN102109492B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式气体湿度传感器及其湿度测量方法 | |
| WO2014063569A1 (zh) | 用于直流输电下离子流场分布特性测量的测量系统 | |
| US20120059604A1 (en) | Contactless vibration meter | |
| CN102879654A (zh) | 一种特高压直流线路下地面直流电场强度测量方法 | |
| Nicoll et al. | A lightweight balloon-carried cloud charge sensor | |
| CN102095791B (zh) | 基于碳纳米管薄膜三电极传感器阵列测量两组份混合气体浓度的方法 | |
| Yang et al. | Improved Microsensor-based fieldmeter for ground-level atmospheric electric field measurements | |
| CN102854275B (zh) | 基于dsp的离子色谱数字电导检测装置 | |
| CN102081072B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式一氧化氮传感器及其浓度测量方法 | |
| Li et al. | Differential structure to improve performance of DC electric field sensors | |
| CN204156823U (zh) | 一种微弱信号测量的宽频带低噪声差分放大电路 | |
| Rosenfeld et al. | A modified Zisman apparatus for measuring contact potential differences in air | |
| Tan et al. | Research of electrostatic field measurement sensors | |
| Fort et al. | Design and modeling of an optimized sensor for atmospheric electric field measurement | |
| TWI574011B (zh) | Three - dimensional sensing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180731 |