SU1288629A1 - Способ измерени электростатического пол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области электрических измерений, в частности к способам измерени  электрических полей,и может быть использовано дл  измерени  величины напр женности и определени  знака направлени  атмосферного электрического пол , осуществл емых с помощью флюксметров, устанавливаемых как на земле, так и на разного рода летательных аппара (Л с to СХ) 00 о: to со

Description

Tax, судах и т.п. Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности и чувствительности способа, который заключаетс  в следующем. К измерительной пластине подключают нагрузку в виде параллельной RC-цепи и периодически экспонируют ее в измер емое поле.. Затем экранируют, измер ют параметры колебательного напр жени  RC-цепи при определенном условии . По амплитуде и пол рности первой полуволны определ ют соответственно величину напр женности и знак направлени  электростатического пол . Цель достигаетс  за счет выбора оптимальных величин коэффициентов

1

Изобретение относитс  к электрическим измерени м, в частности к способам измерени  электрических полей , и может быть использовано дл  измерени  величины напр женности и определени  знака направлени  атмосферного электростатического пол , осуществл емых с помощью флюкс- метров, устанавливаемых как на земле , так и на разного рода летательных аппаратах, судах И т.п.

Целью изобретени   вл етс  повьше ние разрещающей способности и чувствительности способа измерени  электростатического пол  за счет выбора величин коэффициентов временной и скоростной асимметрии модул ции пол  величины коэффициента инерционности нагрузки, а также величины коэффициента трансформации скоростей,удовлетвор ющих соответственно следующим соотношени м:

it, /«ito / 1/3;

V

,./v,

t/T V. /V

/ / 1,

i1/4, . N-:

4,

a - коэффициент временной асимметрии модул ции пол ;

b - коэффициент скоростной асимметрии модул ции пол ;

с - коэффициент инерционности

нагрузки измерительной пластины ;

временной и скоростной асимметрии модул ции пол , величины коэффициента инерционности нагрузки и коэффициента трансформации скоростей. Устройство, реализующее данньй способ , содержит вращающуюс  и заземленную зкранирующую пластину 1, выполненную в виде металлического круга, например, с секторно-ножевой формой отверстий, неподвижную изолированную заземленную пластину 2 с секторной формой лопастей, выполненных из металла, нагрузку 3, пиковые детекторы 5 и 6, ключевую схему 7, узел 8 селекции первой полуволны и усилитель 4. 2 ил.

5

0

5

0

d - коэффициент трансформации

скоростей;

bt, ,V - соответственно врем  и скорость экспонировани  измерительной пластины в поле; - соответственно врем  и скорость ее экранировани ; - посто нна  времени нагрузки измерительной пластины, например , t RC; Т it, + + fit2 - врем  одного цикла процесса

периодической модул ции пол  VQ- условна  исходна  скорость

° изменени  эффективной площади измерительной пластины, 5 - обща  площадь измерительной пластины;

-период вращени  оси двигател  ротационного флюксметра ,

-число лопастей (секторов) измерительной (экранирующей) пластины.

На фиг. 1 представлены эпюры изме,- нений во времени эффективной площади измерительной пластины S(t), тока в нагрузке i(t), напр жени  на нагрузке U(t) и выходного продукта U дл  предлагаемого способа измерени  электростатического пол ; на фиг. 2 - функциональна  схема ротационного флюксметра.

Схема содержит вращающуюс  и заземленную экранирующую пластину, выполненную в виде металлического

N

т„

Та Т

круга, например, с секторно-пожевой формой шопастей,, неподвижную изолированную измерительную пластину 2,на пример|. с секторной формой лопастей выполненных из металла, соединенную с нагрузкой 3, составленной, например , из параллельно соединенных резистора К„ и конденсатора С .

Пластина 1 укреплена на валу электродвигател . Измерительна  пласти- на 2 через усилитель 4 колебательного напр жени  U(t) соединена с входами пиковых детекторов 5 и 6, выходы которых подключены к управл ющим входам ключевой схемы 7 выбора по- л рности.Выход усилител  4 колебательного напр жени  через узел 8 селекции первой полуволны на нагрузке 3 соединен с сигнальиьм входом ключе- вой схемы 7 выбора пол рности.

Способ реализуетс  следующим образом .

К измерительной пластине 2 флюкс- метра, лопасти которой выполнены в виде металлических секторов с общей эффективной площадью So, подключают нагрузку, например, также в виде параллельной RC-цепи, помещают пластину в электростатическое поле и (фиг. 1) с помощью экранирующей плас тины, выполненной в виде металлического круга с секторно-ножевиднымн отверсти ми , периодически кратковременно (в течение отрезка времени At,) экспонируют ее в поле, а затем экранируют (в течение отрезка времени utj). При этом посто нную времени нагрузки ( t R С) выбирают удовлетвор ющей соотношению , Отношение At,/лЬ выбирают равньм ил больше 1/3. Отношение скоростей экспонировани  и экранировани  измерительной пластины V /V,j выбирают равным или более единицы, а величину коэффициента трансформации скоростей d- Vj /V выбирают удовлетвор ющей соотношению . Последние требовани  могут быть обеспечены , например, отклонением формы пластин от традиционной секторной формы. Характер изменени  эффективной площади пластины S(t), тока в нагрузке i(t), напр жени  на ней U(t) и выходного результата U соответствует эпюрам на фиг. 1. -

В примере реализации способа (фиг. 2) вращающа с  и заземленна  экранирующа  пластина 1 выполнена в виде металлического круга с восемью

секторно-ножевыми отверсти ми. Неподвижна  и изолированна  измерительна  пластина 2 выполнена также металлической в В1аде узких восьмисекторных лопастей.

Указанные формы экранирующей и измерительной пластин, обеспечивают получение необходимых коэффициентов асимметрии полуволи тока (Ь; ) и напр жени  )„) в нагрузке 3.

Измерительна  пластина 2 соединена с нагрузкой 3, выполненной в данном случае из параллельно соединенных резистора R и конденсатора

с„.

Усилитель 4 предназначен дл  усилени  переменного напр жени  -UCt) на нагрузке 3. Детекторы 5 и 6 выполнены в виде пиковых детекторов и предназначены дл  фиксации возможных как положительного, так и отрицательного амплитудных значенш первой полуволны колебательного напр жени  на нагрузке. Ключева  схема 7, уп равл ема  узлом 8 селекции первой полуволны, служит дл  выбора соответственно положительного или отрицательного значений выходного напр жени  Uo .

Узел 8 селекции первой полуволны служит дл  определени  знака пол  и управлени  ключевой схемой 7 и может быть выполнен (фиг. 2) управл емым колебательным напр жением с выхода усилител  4. В этом случае он, автоматически анализиру  структуру усиленного колебательного напр жени  на нагрузке U(t), выраба- тьшает управл ющий сигнал на ключевую схему 7, которьиг зависит от знака пол . Параметрами колебательного напр жени , которые могут в данном случае служить дл  целей селекции первой полуволны, могут быть вз ты следующие: амплитуды и длительности полуволн колебательного напр жени  на нагрузке, величина и число положительных и отрицательных перепадов этого напр жени  и др. Кроме усилител  4 узел 8 селекции может управл тьс , например, от оптрона, модулируемого прорез ми экранирующей пластины и т.п.

Ротационный флюксметр (фиг. 2) работает следующим образом.

Вращение экранирующей пластины 1, расположенной над измерительной пласти ной 2, вызывает модул цию измер емого электростатического пол 

Е. Через измерителыГую пластину 2 и ее нагрузку 3 течет переменный ток i(t) и на нагрузке 3 образуетс  переменное напр жение U(t), формы которых изображены на фиг, 1. Затем переменное напр жение U(t) усиливаетс  усилителем 4. Амплитуда первой (U) полуволны при положительном и отрицательном поле Е фиксируетс  соответственно пиковыми детекторами 5 и 6. Ключевой схемой 7, управл емой узлом 8 селекции, производитс  выбор пол рности выходного напр жени  U , соответствующего знаку пол  Е.

Claims (1)

1. Формула изобре. тени 

   Способ измерени  электростатического пол ., согласно которому к измерительной пластине подключают нагруз ку в виде параллельной RC-цепи, помещают пластину в электростатическое поле, периодически экспонируют ее в поле, а затем экранируют и измер ют параметры колебательного напр жени  на нагрузке, причем измерение производ т при условии, что отноше г sffll

   it .

   Jtj

   Ш

   ние посто нной времени нагрузки к времени одного цикли процесса периодической модул ции пол  лежит в пределах 0-0,25, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  разрешающей способности и чувствительности , измер ют амплитуду и определ ют пол рность первой полуволны колебательного напр жени  на нагрузке и по ним определ ют соответственно величину напр женности и знак направлени  электростатического пол , причем операции экспонировани  и экранировани  измерительной пласти- 5 ны производ т таким образом, чтобы отношение времен экспонировани  и экранировани  находилось в пределах 0,33-1, отношение скоростей экспонировани  и экранировани  лежало в пределах 1-10, а отношение скоростей экспонировани  и условной исходной скорости изменени  эффективной площади измерительной пластины было равно или больше числа лопастей-секторов измерительной и экранирующей пластин и находилось в пределах 4-50.

   20

   25

   Составитель Е.Плужникова Редактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

   Заказ 7804/44 Тираж 752Подписное

   ВНИКЛИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   -Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   фиг.}

   t