SU1145304A2 - Устройство дл измерени напр женности статических и квазистатических электрических полей - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ СТАТИЧЕСКИХ И КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ по авт. св. № 1020785, отличающеес   тем, что, с целью повьгаени  чувствительности , в него введены два частотных детектора, выполненных по системе фазовой автоподстройки частоты , и двухканальный регистратор, при этом первый частотный детектор включен между выходом первого умножител  высокой частоты и одним из входов двухканального регистратора, а второй - между выходом второго умножител  вьюокой частоты и другим входом двухканального регистратора. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены калибровочный источник электрического пол  с излучающим и экранирующим электродами, блок управлени  и термостат, при этом экранирующий электрод раслоложен над воспринимающими электродами со стороны источника исследуемого пол , излучающий электрод расположен под воспринимающими электродами со стороны, противоположной источнику исследуе (Л мого пол , блок управлени  соединен с экранирующим электродом, а полупроводниковые ji-n -переходы и управл емые по напр женно генераторы размещены в термостате. 4: СЛ QO

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  напр женности статических и квазистатических электрических полей. Известно устройство дл  измерени  напр женности статических и квазистатических электрических полей, содержащее два управл емых по напр жению генератора, в цеп х управлени  частотой которых включены чувствительные элементы, состо щие из воспринимающих электродов, резисторов и полупроводниковых р-п -переходов, два умножител  высокой частоты, включенные между выходами генераторов и входами смесител , между выходом которого и входом регистрато|ра включен умножитель низкой частоты а выходы умножителей высокой частоты соединены с входами частотного дискриминатора fl, Однако дл  известного устройств характерны недостаточна  чувствител ность и точность измерений. Цель изобретени  - повьшение чув ствительности и точности измерени  статических и квазистатических элек рических полей. Поставленна  цель достигаетс  те что в устройство дл  измерени  напр женности статических и квазистатических электрических полей, содержа щее два управл емых по напр жению генератора, в цеп х управлени  частотой которых включены чувствительные элементы, состо Ецие из восприни мающих электродов, резисторов и полупроводниковых p-h -переходов, два умножител  вьюокой частоты, включен ные между выходами генераторов и входами смесител , между выходом которого и входом регистратора вклю чен умножитель низкой частоты, а вьг ходы умножителей высокой частоты соединены с входами частотного дискриминатора , введены два частотных детектора, выполненных по системе фазовой автоподстройки частоты, и двухканальный регистратор, при этом первый частотньй детектор включен между выходом первого умножител  высокой частоты и одним из входов двухканаль«ого регистратора, а второй - между выходом второго умножител  высокой частоты и другим входо двухканального регистратора. Кроме того, в устройство введены калибровочный источник электрического пол  с излучающим и экранирующим электродами, блок управлени  и термостат , при этом экранирующий электрод расположен над воспринимающими электродами со стороны источника исследуемого пол , излучающий электрод расположен под воспринимающими электродами со стороны, противоположной источнику исследуемого пол , блок управлени  соединен с экранирующим электродом, а полупроводниковые p-ti-переходы и управл емые по напр жению генераторы размещены в термостате . На чертеже приведена структурна  электрическа  схема устройства. Устройство дл  измерени  напр женности статических и квазистатическйх электрических пблей содержит управл емые по напр жению генераторы 1 и 2, чувствительные элементы 3 и 4, состо щие из полупроводниковых р-П-переходов 5 и 6, резисторов 7 8 и воспринимающих электродов 9 и 10, блок 11 управлени , двухканальный регистратор 12, умножители 13 и 14 высокой частоты, калибровочный источник 15 электрического пол , частотный дискриминатор 16, частотные детекторы 17 и 18, выполненные по системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), экранирующий электрод 19, излучающий электрод 20 и термостат 21, смеситель 22, умножитель 23 низкой частоты, регистратор 24, фазовые детекторы 25 и 26, вспомогательные генераторы 27 и 28 и усилители 29 и 30 посто нного тока, при этом чувствительные элементы 3 и 4 соединены с генераторами 1 и 2, выходы которых через 5гмножители 13 и 14 подключены к входам частотного дискриминатора 16, смесител  22 и к частотным детекторам 17 и 18, Выходы частотньпс детекторов 17 и 18 соединены с входами регистратора 12, Выход смесител  22 соединен через .умножитель 23 с регистратором 24, Блок 11 управлени  соединен с экранирующим электродом 19, а полупроводниковые р-п-переходы и генератор 1 и 2 размещены в термостате 21, Устройство работает следующим образом. При отсутствии воздействи  измер емого электрического пол  на чув31

ствительиые элемер{ты 3 и 4 (например , при экранировании воспринимающих электродов 9 и 10 экранирующим электродом 19 за счет его поворота на -90°-) напр жение на выходе частотных детекторов 17 и 18 путем первоначальной подстройки частоты генераторов 1 и 2 устанавливают равным нулю. При этом за счет срабатывани  систем ФАПЧ частота генератора 27 посто нно поддерживаетс  равной точно частоте генератора 1, умноженной умножителем 13, а частота генератора 28 равной точно частоте генератора 2, умноженной умножителем 14.

При неэкранированных электродах 9 и 10 (т.е. при повороте экранирующего электрода 19 на ) и, например , положительной пол рности измер емого пол  за счет воздействи  электрического пол  на чувствительный элемент 3 происходит увеличение частоты генератора 1 на величину, пропорциональную напр женности пол , При этом система ФАПЧ частотного детектора 17 вырабатывает на выходе усилител  29 напр жение, пропорциональное изменению частоты генератора 1, которое управл ет частотой генератора 27, поддержива  ее равной (кратной) частоте гечератора 1, и одновременно измер етс  реглстратором 12, например самописцем.

Таким образом, на выходе усилител  29 действует напр жение, пропорциональное величине измер емой напр женности пол .

При воздействии пол  отрицательной пол рности аналогично работает частотный детектор 18, в котором усилитель 30 посто нного тока управл ет частотой генератора 28 синхронно с изменением частоты генератора 2,

Напр жение, пропорциональное напр женности электрического пол  отрицательной пол рности, действует на выходе усилител  30.

Из описани  работы устройства видно , что напр жение на выходе усилителей 29 и 30 посто нного тока,  вл ющеес  функцией напр женности электрического пол  Е , пропорционально изменению дЕ частотъ только одного из генераторов, так как они не св заны между собой и работают независимо друг о.т друга, что позвоА5304 . 4

лило в два раза увеличить чувствительность предлагаемого устройства, т.е. довести ее до величины менее 0,025 В/м.

5 Дл  калибровки устройства экранируют от внешнего электрического пол  электроды 9 и 10 и включают источник 15, излучающий электрод 20 которого создает посто нную величину

0 напр женности пол  в зазоре между электродами 9, 10 и 20. Напр жение вырабатьшаемое источником 15, представл ет собой по форме меандр с периодом пор дка 1 с, со стабилизированной амплитудой, равной, напри .мер 0,01 В или 0,1 В.

При рассто нии между электродами 9, 10 и 20 1 см и амплитуде напр жени  0,01 В напр женность пол  Е

0 в зазоре определ етс  из соотношени 

p-VL-A lA.--,l d 0,01М М

5 где 1 - V2 - разность потенциалов между пластинами; d - рассто ние между ними. Повышение точности измерений стало возможным благодар  введению в

0 устройство источника калиброванной напр женности пол , с величиной которого сравнивают последующие результаты измерений, и термостата с температурой +40 , который позволил исключить погрешности, обусловленную вли нием колебаний температуры на параметры чувствительных элементов 3 и 4 и управл емых генераторов 1 и 2.

Q Расположение излучающего электрода калибратора под воспринимающими позволило устранить вносимое им искажение измер емого электрического пол , которое имело бы место в случае

5 расположени  его над воспринимающими электродами.

Кроме того, достигаетс  упрощение эксплуатации прибора за счет введени  ФАПЧ, устранение искажений формы

g кривой колебаний напр женности электрического пол , так как частгатные детекторы, выполненные по системе ФАПЧ, имеют высокую линейность характеристики , и обеспечение нормальной работы устройства в интервале температур от +40 до -5(JC за счет введени  термостата.

f f f

19

t..

W

15

T .

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ СТАТИЧЕСКИХ И КВ АЗ ИС ТАКТИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ по авт. св. ft 1020785, отличающее- с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены два частотных детектора, выполненных по системе фазовой автоподстройки частоты, и двухканальный регистратор, при этом первый частотный детектор включен между выходом первого умножителя высокой частоты и одним из входов двухканального регистратора, а второй - между выходом второго умножителя высокой частоты и другим^ входом двухканального регистратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены калибровочный источник электрического поля с излучающим и экранирующим электродами, блок управления и термостат, при этом экранирующий электрод расположен над воспринимающими электродами со стороны источника исследуемого поля, излучающий электрод расположен под воспринимающими электродами со стороны, противоположной источнику исследуемого поля, блок управления соединен с экранирующим электродом, а полупроводниковые fi-n -переходы и управляемые по напряжению генераторы размещены в термостате.

SU.... 1145304 >