RU2672527C1 - Способ измерения напряженности электростатического поля - Google Patents
Способ измерения напряженности электростатического поля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672527C1 RU2672527C1 RU2017124536A RU2017124536A RU2672527C1 RU 2672527 C1 RU2672527 C1 RU 2672527C1 RU 2017124536 A RU2017124536 A RU 2017124536A RU 2017124536 A RU2017124536 A RU 2017124536A RU 2672527 C1 RU2672527 C1 RU 2672527C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrostatic field
- measuring
- field
- strength
- spectral analysis
- Prior art date
Links
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/18—Spectrum analysis; Fourier analysis with provision for recording frequency spectrum
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерения электрических полей и может быть использовано для измерения напряженности постоянных электрических полей, создаваемых как объектами промышленного и лабораторного назначения, так и объектами, находящимися в атмосфере. Техническим результатом является повышение точности измерения напряженности электростатического поля при наличии электромагнитных помех. В предлагаемом способе измерения напряженности электростатического поля осуществляют проведение спектрального анализа сигнала, получаемого от датчика, например антенны, помещенной в электростатическое поле. При этом дополнительно проводят спектральный анализ фонового электромагнитного поля, полученного от антенны, помещенной вне электростатического поля. После чего сравнивают спектральные характеристики от первой и второй антенны и по их различию судят о величине напряженности электростатического поля. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения напряженности постоянных электрических полей как объектов промышленного и лабораторного назначения, так и объектов, находящихся в атмосфере.
Известен способ измерения электростатического поля (см. патент №2501029, G01R 29/12, опубликовано 10.12.2013, бюл. №34), заключающийся в том, что горизонтальная неподвижная измерительная круглая пластина содержит шесть секториальных вырезов, над ней вращается экранирующая пластина с такой же конфигурацией вырезов. Оси обеих пластин совпадают. При вращении экранирующей пластины измерительная пластина периодически экранируется от действия измеряемого электрического поля, в результате чего в цепи, соединяющей измерительную пластину с землей, возникает переменный ток, который имеет частоту, определяемую скоростью вращения экранирующей пластины и количеством секториальных вырезов на ней. Далее выходной сигнал усилителя тока проходит через полосовой фильтр, очищающий результаты измерения от гармоник промышленной частоты. После этого измерительный сигнал перемножается в микроконтроллере на опорный сигнал, поступающий на цифровой вход микроконтроллера. Результат перемножения усредняется и из него выделяется медленно меняющаяся компонента, несущая информацию о величине измеряемого электрического поля.
Недостатком этого способа является недостаточная точность измерения электрического поля из-за необходимости введения калибровочных коэффициентов, учитывающих наличие паразитных зарядов на элементах конструкции. При изменении внешних условий работы (например, температуры, влажности и т.п.) параметры калибровочной характеристики могут меняться и требовать дополнительной коррекции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения напряженности электрического поля (см. патент №2445639, МПК G01R 29/12, опубликовано 20.03.2012 г., бюл. №8) путем проведения амплитудно-импульсной модуляции его величины при помощи помещенного в исследуемое поле электромеханического модулятора, и регистрации промодулированного сигнала, по величине которого определяют напряженность электрического поля. Форму и скважность выходного сигнала модулятора выбирают с возможностью максимизации уровня одной из кратных гармоник сигнала, которая лежит за пределами полосы электромагнитных помех, для чего, при выбранной форме выходного сигнала, изменяют его скважность, проводят спектральный анализ выходного сигнала модулятора для разных значений скважности, получают зависимости спектральных коэффициентов разложения выходного сигнала модулятора от скважности импульсов выходного сигнала, при необходимости корректируют форму сигнала, а регистрацию промодулированного сигнала проводят на частоте, кратной гармонике частоты модуляции.
Недостатком этого способа является необходимость модуляции величины исследуемого электрического поля и изменение скважности выходного сигнала модулятора, что приводит к дополнительным погрешностям при определении напряженности исследуемого электрического поля.
Задачей данного изобретения является повышение точности измерения напряженности электростатического поля при наличии электромагнитных помех.
Это достигается тем, что в способе, включающим проведение спектрального анализа сигнала, получаемого от датчика, например антенны, помещенной в электростатическое поле, дополнительно проводят спектральный анализ фонового электромагнитного поля, полученного от второй антенны, помещенной вне электростатического поля. После этого сравнивают спектральные характеристики сигналов от первой и второй антенны и по их различию судят о величине напряженности электростатического поля.
В предлагаемом способе измерения напряженности электростатического поля результат достигается тем, что в контролируемой точке, где существует кроме электростатического еще и фоновое электромагнитное поле, помещают датчик, например антенну, которая принимает электромагнитное поле, являющееся суперпозицией фонового электромагнитного поля и собственного электромагнитного поля антенны, создаваемого микро токами вещества этой антенны, и проводят спектральный анализ сигнала этой антенны, с характеристиками, зависящими от напряженности внешнего электростатического поля. При этом дополнительно проводят спектральный анализ фонового электромагнитного поля, полученного от антенны, которая помещена вне электростатического поля и принимает только фоновое электромагнитное поле. После чего сравнивают спектральные характеристики сигналов от первой и второй антенны, откуда и получают информацию о величине напряженности внешнего электростатического поля без воздействия на него. В то время как в известном способе при измерении напряженности электростатического поля необходимо применять в качестве датчика электромеханический модулятор для амплитудной модуляции электростатического поля, а также изменять скважность полученного промодулированного сигнала с последующей спектральной обработкой при каждой скважности, что приводит к дополнительным погрешностям при определении напряженности электростатического поля. Таким образом, точность измерения напряженности электростатического поля заявленного изобретения выше по сравнению с прототипом.
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - график результатов экспериментальной проверки.
Устройство состоит из двух идентичных каналов и содержит датчик 1, широкополосный усилитель 2 первого канала, аналого-цифровой преобразователь 3 первого канала, цифровую память 4 первого канала, второй датчик 5, широкополосный усилитель 6 второго канала, аналого-цифровой преобразователь 7 второго канала, цифровую память 8 второго канала, электронно-вычислительную машину 9.
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом. Датчик 1 принимает электромагнитное поле, находясь в электростатическом поле, и передает сигнал на широкополосный усилитель 2 первого канала, который его усиливает и передает на вход аналого-цифрового преобразователя 3 первого канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 4 первого канала. В то же самое время датчик 5, находясь вне электростатического поля, принимает фоновое электромагнитное поле и передает сигнал на широкополосный усилитель 6 второго канала, который усиливает сигнал и передает его на вход аналого-цифрового преобразователя 7 второго канала, который оцифровывает сигнал и со своего выхода передает его в цифровую память 8 второго канала. После набора необходимого количества информации с выходов цифровой памяти 4 первого канала и цифровой памяти 8 второго канала эта информация передается в электронно-вычислительную машину 9, где обрабатывается по соответствующей программе, например, по методу Фурье-анализа.
Пример. Экспериментальная проверка предлагаемого способа была проведена следующим образом: первая антенна помещалась между двумя параллельными металлическими пластинами, между которыми создавалось электростатическое поле напряженностью Е. Изменение напряженности достигалось изменением напряжения, подаваемого на пластины. Вторая антенна помещалась вне металлических пластин. Результаты испытаний приведены на рисунке (фиг. 2), где Е - напряженность электрического поля в В/см, Ф1(t) - трансформанта Фурье первой антенны, Ф2(t) - трансформанта Фурье второй антенны, F=С Ф1/Ф2 - относительная трансформанта Фурье первой антенны по отношению ко второй, здесь С - константа установки. Из рисунка следует, что относительная трансформанта Фурье первой антенны по отношению ко второй линейно возрастает с ростом напряженности электростатического поля.
Claims (1)
- Способ измерения напряженности электростатического поля, включающий проведение спектрального анализа сигнала, получаемого от датчика, помещенного в электростатическое поле, отличающийся тем, что дополнительно проводят спектральный анализ фонового электромагнитного поля, полученного от датчика, помещенного вне электростатического поля, сравнивают спектральные характеристики от первого и второго датчиков и по их различию судят о величине напряженности электростатического поля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124536A RU2672527C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ измерения напряженности электростатического поля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017124536A RU2672527C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ измерения напряженности электростатического поля |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2672527C1 true RU2672527C1 (ru) | 2018-11-15 |
Family
ID=64327894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017124536A RU2672527C1 (ru) | 2017-07-10 | 2017-07-10 | Способ измерения напряженности электростатического поля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672527C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU194673U1 (ru) * | 2019-09-20 | 2019-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Устройство контроля наличия напряженности постоянного электрического поля |
| CN114384334A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-22 | 深圳市中明科技股份有限公司 | 一种无线传输的静电场在线监测装置及无线监控系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1285404A1 (ru) * | 1985-04-10 | 1987-01-23 | Институт Ионосферы Ан Казсср | Способ измерени вектора напр женности электрического пол атмосферы |
| JPH01178887A (ja) * | 1988-01-10 | 1989-07-17 | Giichiro Kato | 全天候型複式回転電界計 |
| RU2071070C1 (ru) * | 1989-08-09 | 1996-12-27 | Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Устройство для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля |
| RU2215297C2 (ru) * | 2001-07-20 | 2003-10-27 | Центральный научно-исследовательский институт им. А.Н.Крылова | Способ определения пространственного распределения характеристик физических полей объекта и устройство для его реализации |
| US20050122118A1 (en) * | 2001-12-10 | 2005-06-09 | Zank Paul A. | Electric field sensor |
| RU2445639C1 (ru) * | 2010-12-08 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" ГОУ ВПО БашГУ | Способ измерения напряженности электрического поля |
-
2017
- 2017-07-10 RU RU2017124536A patent/RU2672527C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1285404A1 (ru) * | 1985-04-10 | 1987-01-23 | Институт Ионосферы Ан Казсср | Способ измерени вектора напр женности электрического пол атмосферы |
| JPH01178887A (ja) * | 1988-01-10 | 1989-07-17 | Giichiro Kato | 全天候型複式回転電界計 |
| RU2071070C1 (ru) * | 1989-08-09 | 1996-12-27 | Омский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Устройство для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля |
| RU2215297C2 (ru) * | 2001-07-20 | 2003-10-27 | Центральный научно-исследовательский институт им. А.Н.Крылова | Способ определения пространственного распределения характеристик физических полей объекта и устройство для его реализации |
| US20050122118A1 (en) * | 2001-12-10 | 2005-06-09 | Zank Paul A. | Electric field sensor |
| RU2445639C1 (ru) * | 2010-12-08 | 2012-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" ГОУ ВПО БашГУ | Способ измерения напряженности электрического поля |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU194673U1 (ru) * | 2019-09-20 | 2019-12-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Устройство контроля наличия напряженности постоянного электрического поля |
| CN114384334A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-22 | 深圳市中明科技股份有限公司 | 一种无线传输的静电场在线监测装置及无线监控系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3229198A (en) | Eddy current nondestructive testing device for measuring multiple parameter variables of a metal sample | |
| EP0861438B1 (en) | Sensor interrogation | |
| DK2406643T3 (en) | Method and system for monitoring of time domain interference | |
| US8854030B2 (en) | Method and device for frequency response measurement | |
| RU2010119330A (ru) | Устройство и способ измерения индукционным методом | |
| WO2016042675A1 (ja) | 部分放電計測装置、部分放電計測方法、及びプログラム | |
| RU2672527C1 (ru) | Способ измерения напряженности электростатического поля | |
| CN110658421B (zh) | 局部放电测量系统 | |
| US20210215750A1 (en) | Method and system for fault detection | |
| CN107991536B (zh) | 一种频域介电响应测试的温度校正方法及设备 | |
| Heintzelman et al. | Characterization and analysis of electric-field sensors | |
| KR940002724B1 (ko) | Ic테스터의 ac평가장치 및 그를 이용한 평가방법 | |
| RU2445639C1 (ru) | Способ измерения напряженности электрического поля | |
| CN205210296U (zh) | 用于检测局部放电检测仪的检测系统 | |
| GB2305248A (en) | Induction well logging instruments | |
| RU2360260C1 (ru) | Способ спектрального анализа периодических многочастотных сигналов, содержащих интергармоники и заданных цифровыми отсчетами | |
| Chytil et al. | Detector for Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy. | |
| RU2532599C1 (ru) | Устройство измерения напряженности электрического поля | |
| SU1043537A1 (ru) | Способ количественного определени жирности пищевых продуктов | |
| RU2561939C1 (ru) | Способ исследования побочных электромагнитных излучений от технических средств | |
| RU2579868C1 (ru) | Способ измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия и устройство для его реализации | |
| US11719663B2 (en) | Measuring apparatus | |
| Quispe-Huamani et al. | Modular low-cost RF instrumentation to detect arsenic ions in water | |
| Duchiewicz et al. | Simultaneous coherent measurement of many HF signals | |
| RU2086933C1 (ru) | Способ определения устойчивости структуры объектов |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190711 |