SU1122981A1 - Устройство дл измерени импульсных электрических полей в естественных слабопровод щих средах - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ЕСТЕСТВЕННЫХ СЛАБОПРОВОДЯ1ЦИХ СРЕДАХ, содержащее двойной электрический зонд, состо щий из двух одинаковых одинарных зондов, разнесенных на базойое рассто ние P и вьшолненных в виде контактирующих со средой сфер 0,38-10 (м), где с радиусом i е,с д(.(Гц) - верхн   гранична  частота сигнала соответствующа  длительности фронта импульса измер емого электрического пол , измерительный прибор с дифференциальным входом, к которому подключены выходы кабельных линий св эи отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности путем расширени  частотного диапазона измерени , в каждый одинарный зонд введена внутренн   сфера с радиусом Г, Г, . -j7 , расположенна  концентричI но с внешней сферой, разделенна  с ней непровод щим слоем и подключен§ на  к входу соответствующей кабельной линии св зи, a базовое рассто ние 6j выбрано из соотношени  ЮГ, .е ,1 (и). в.с

Description

1 Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  ислользовани  при регистра ции амплитудно-временных характери тик (формы) импульсов электрическог пол  от источников однократного действи  в микросекундном диапазоне с верхней ig.c 3,5 МГц и нижней i 0,1 МГц границами частотного диапазона сигнала. Известно устройство дл  измерени электрических полей, содержащее кор пус, вьтолненный в форме куба, шест изолированных один от другого измер тельных квадратных электродов, обра зующих грани куба, три трансформато ;ра тока, первичные обмотки которых св заны с парами параллельных измерительньк электродов, а вторичные обмотки подключены к соответствуюп{им усилител м с шунтирующими резис торами на входах t . Недостатки устройства заключаютс в узкой области практического использовани , ограниченной лишь регистрацией составл ющих электрического .пол  в точке размещени  зонда (.корпуса с;, измерительными электрот дами), и низкой точности при- импульсном характере изменени  пол , обусловленной непосто нством импеда са двойного сло  на границе раздела электрод - среда с изменением частоты . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  импульсноэлектрических полей в естественных слабопровод щих средах, содержащее двойной электрический зонд, состо щий из двух одинаковых одинарных зондов, разнесенных на базовое рассто ние Bjj и вьшолненных, в частном случае, в виде контактирующих со . средой сфер с радиусомГ, --т- ( , S.C где 1,(Гц) - верхн   гранична  час тота сигнала, соответствующа  длительности фронта импульса измер емо го электрического пол , измерительный прибор с дифференциальным входом , к которому подключены выходы кабельных линий св зи, соединенных входом с выходами одинарных зондов 2. Недостаток известного устройства про вл етс  в невысокой точности вследствие значительного коэффициен 1 та подавлени  спектра сигнала, предопределенного существезшым превышением f gg над верхней ча;стотной границей устройства. При практическом использовании известного устройства имеет место весьма ощутимое искажение формы регистрируемых импульсов . Цель изобретени  - повышение точности устройства путем расширени  частотного диапазона измерени , т.е. увеличени его верхней граничной частоты . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  импульсных электрических полей в естественных слабопровод щих средах, содержащем двойной электрический зонд, состо щий из двух одинаковых одинарных зондов, разнесенных на базовое рассто ние eg и выполненных в виде контактирующих со средой сфер с радиу сом f, .iHJl (м), JruH 1 верхн   гранична  частота сигнала, соответствующа  длительности фронта импульса измер емого электрического пол , измерительный прибор с дифференциальным входом, к которому подключены выходы кабельных линий св зи, в каждый одинарный зонд введена внутренн   сфера с радиусом , расположенна  концентрично с внешней средой, разделенна  с ней непровод щим слоем и подключенна  к входу соответствующей кабельной линии св зи, а базовое рассто ние tg выбрано из соотношени  0,48- 10 На чертеже представлен общий вид одного из одинарных зондов, испольщуемых в предлагаемом устройстве дл  измерени  импульсных электрических полей в естественных слабопровод щих средах. Одинарный зонд состоит из двух сфер - металлических электродов 1 и 2 малой толщины по сравнению с их радиусами, расположенных концентрично и разделенных междусобой воздушным промежутком. Внешний 1 и внутренний 2 электроды механически соединены между собой стойками 3 из изол ционного материала. Внешн   поверхность электрода. 1 контактирует с.о

3

средой, электрод L кабельной линией 4 св зи соединен с соответствующими клеммами дифференциального входа измерительного прибора 5, например осциллографа, корпус которого заземлен . При этом жила кабельной линии в диэлектрической оболочке через технологическое отверстие в электроде 1 вводитс  вовнутрь этого электрода и соедин етс  с электродом 2, Оплетка кабельной линии с одной стороны соединена с корпусом измерительного прибора 5, а со стороны зонда изолирована от среды и поверхности электрода 1.

В процессе работы устройства при использовании только одинарного зонда регистрируемое измерительным прибором 5 напр жение  вл етс  пропорциональным потенциалу среды в области размещени  зонда относительно потенциала точки заземйени  прибора 5, При измерении составл ющих пол , характеризующих разности потенциалов в двух точках пространства, в последних устанавливаютс  два одинарных зонда, составл ющих двойной зонд. Разнесение одинарных зондов произво дитс  на базовое рассто ние Cj в соответствии с УСЛОВИЯМИ эксперимента .

Св зь между радиусом г внешней сферы - электрода 1 и частотой ig, определ етс  как

0,38-10 .. , Г, (м).

Ве

Следовательно, при f g , равной например 3,5 МГц, радиус г не дол229814

жен превышать О,1 м. Можно покаITO при соотношении Г 2

зать, . пействующа  емкость зонда

Vi

в среде превышает действо-тощую емкость электрода 2 при относительной диэлектрической проницаемости среды как равной 1, так и больше ее. В этом случае частотный диапазон измерени  расшир етс  почти до 3 МГц,

В результате аналитических расчетов и экспреиментальных исследований установлено, что при выборе

базового, рассто ни  между зондами

I-

в пределах

Юг, i е S 0,48-1U /fg,

это рассто ние не зависит от соотношени  между радиусами сфер и рассто нием между зондами, что позвол ет проводить измерени  на возможно более высокой частоте с минимальными погрешност ми.

В конкретном примере при 0,1 м, i 3,5 МГц диапазон изменени  базы составл ет 1,0- Eg 13,5м что позвол ет преобразовывать электрические пол  с напр женностью Е 0,2т2 кВ/м в напр жение до 50 В и регистрировать его измерительным прибором Ь без предварительного уси лени .

Таким образом, предлагаемое устройство , благодар  расширенному частотному диапазону измерени , обеспечивает регистрацию с минимально возможными искажени ми формы импульсного электрического пол .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ЕСТЕСТВЕННЫХ СЛАБОПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ, содержащее двойной электрический зонд, состоящий из двух одинаковых одинарных зондов, разнесенных на базовое расстояние и выполненных в виде контактирующих со средой сфер _х 0,38-10⁶ , .

   с радиусом Г, $ —Ч----- (м), где

   I 8,С £_9с(Гц) - верхняя граничная частота сигнала, соответствующая длительности фронта импульса измеряемого электрического поля, измерительный прибор с дифференциальным входом, к которому подключены выходы кабельных линий связи, отличающееся непроводящим слоем и подключенк входу соответствующей кабельлинии связи, а базовое расстоятем, что, с целью повышения точности путем расширения частотного диапазона измерения, в каждый одинарный зонд введена внутренняя сфера с радиусом • ^г«

   Г₂ έ j.yj , расположенная концентрично с внешней сферой, разделенная с ней на я ной ние Fj выбрано из соотношения

   10 г, Б $ < gj ^.10- _(м) .

   ’-В.с