SU1479897A1

SU1479897A1 - Устройство дл измерени напр женности электрического пол атмосферы

Info

Publication number: SU1479897A1
Application number: SU864134317A
Authority: SU
Inventors: Кир Сергеевич Жупахин
Original assignee: Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1989-05-15

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерени м. Цель изобретени - повышение точности измерени в услови х действи синхронных помех. Устройство содержит последовательно соединенные датчик 1 пол , усилитель 2 низкой частоты, синхронный детектор 3, фильтр 4 низкой частоты и решающий блок 5. Полезные сигналы с датчика 1 поступают через усилитель 2 на детектор 3. Он вырабатывает посто нные напр жени , величины которых пропорциональны величинам напр женностей электростатического пол , а пол рности определ ютс их знаками. Далее сигналы фильтруютс , сглаживаютс и поступают в решающий блок 5, который определ ет напр женность измер емого электрического пол атмосферы. Цель достигаетс выполнением датчика 1 и выбором параметров его элементов, при этом частотный спектр чувствительности датчика 1 не пересекаетс со спектром реально действующих синхронных помех, которые практически подавл ютс . 2 ил.

Description

1U

Изобретение относитс к электроизмерени м и может быть использовано дл измерени электрических полей, в том числе атмосферы.

Цель изобретени - повышение точности в услови х действи синхронных помех.

На фиг. 1 приведена структурна

знаками. Затем сигналы с выхода синхронного детектора 3 поступают на ФНЧ 4, который снабжен элементами регулируемого интегрировани (RC-цепи). Назначением ФНЧ 4 вл етс выполнение необходимых операций фильтрации и сглаживани полезного сигнала. Затем сигналы поступают на решающий

электрическа схема предлагаемого уст-jQ блок 5, назначением которого вл етс

ройства дл измерени напр женности электрического пол атмосферы; на фиг. 2 - датчик пол .

Устройство дл измерени напр женности электрического пол атмосферы включает последовательно соединенные датчик 1 пол , усилитель 2 низкой частоты (УНЧ), синхронный детектор 3, фильтр 4 низкой частоты (ФНЧ) и решающий блок 5, причем второй вход

фазового детектора 3 подключен к второму выходу датчика пол , электродвигатель 6, св занный с осью электродвигател 6 генератор 7 опорного напр жени , неподвижный изолированный 25 от корпуса сплошной измерительный электрод 8 (здесь кругла металлическа пластина), укрепленный на оси электродвигател 5 вращающийс экранирующий электрод 9, электрически 30 соединенный с корпусом (кругла металлическа пластина с секторными лопаст ми и отверсти ми), неподвижный градуировочный электрод 10 (кругла металлическа пластина с секторными 5 отверсти ми и лопаст ми). Измерительный электрод 8 вл етс первым выходом датчика и соединен с входом УНЧ 2. Все составные части датчика помещены в экранирующий корпус 11 датчика 1. 40

На фиг. 2 приведен пример конкретного выполнени датчика пол с двум секторными отверсти ми экранирующего 9 и градуировочного 10 электродов.

E;(t)Ew; sin(2iTf; t+6j) при f(2i+1)f0,

k.

(2i+1)

(O

где f0 - частота опорного напр жени ; k. - относительный коэффициент

передачи (чувствительности) по напр жению;

i О, 1, 2, 3,

Дл снижени уровн синхронных помех в устройстве в качестве цепей частотной селекции используетс синхронный детектор 3. Согласно соотношению (1) синхронный детектор представл ет собой гребенчатый фильтр, чувствительный лишь к определенной решетке частот с частотной скважностью, определ емой частотой генератора 7 опорного напр жени (w0 cJc) . В этой св зи достаточно общим методом подавлени целого р да синхронных помех с

частотами ui; вл етс такой выбор Устройство дл измерени напр жен-45 частоты генератора 7 опорного напр жени ш0(и частоты сигнала ис), чтобы дл любых частот ш- реально сущености электрического пол атмосферы работает следующим образом.

С первого выхода датчика 1 пол полезные сигналы поступают на УНЧ 2, усиливаютс им и подаютс на первый вход синхронного детектора 3, на второй вход которого поступают напр жени с генератора 7 опорного напр жени датчика 1 пол . Назначением синхронного детектора 3 вл етс получение посто нных напр жений, величины которых пропорциональны величинам напр женностей электростатического пол , а пол рности определ ютс их

50

55

ствующих синхронных помех выполн лось соотношение

IE cos(2k-1)u t - Z cosw.Ldt- 0,

i k, (2)

гле TM - врем осреднени после синхронного детектора 3; TU 21T/u e.

В этом случае обеспечиваютс услови непересекаемости спектра частот синхронных помех со спектром частотной чувствительности синхронного деопределение напр женности измер емого электрического пол .

Дополнительным источником погрешностей вл ютс синхронные помехи

различного происхождени . Анализ ра- боты ротационного флюксметра (датчика 1 пол ) с синхронным детектором 3 Показывает, что он оказываетс чувствительным к целому р ду переменных

полей вида

E;(t)Ew; sin(2iTf; при f(2i+1)f0,

k.

(2i+1)

передачи (чувствительности) по напр жению;

i О, 1, 2, 3,

IE cos(2k-1)u t - Z cosw.Ldt- 0,

i k, (2)

В этом случае обеспечиваютс услови непересекаемости спектра частот синхронных помех со спектром частотной чувствительности синхронного де3147

тектора 3, и помехи практически подавл ютс .

Конкретна реализаци этого общего метода состоит в том, что число обо- ротов (п) оси электродвигател 6, число лопастей экранирующего 9 и число отверстий (N) градуировочного 10 электродов, а также число полюсов (L) генератора 7 опорного напр жени дат- чика 1 пол выполнены в соответствии с соотношени ми

..,,ч

n- 1L ,(3)

N(2m-1)L,

где fKp - частота кратности р да кратных частот мешающих электрических полей, создающих синхронные помехи, Гц; i,m,1 1,2,3, ....

При необходимой частотной расстройке выполн етс соотношение (2), и синхронные помехи частотного р да оч; -iwKf практически подавл ютс .

Покажем на примере, что частотный спектр чувствительности ротационных флкжсметров (датчиков пол ) дл рассматриваемого случа конкретной реализации предлагаемого устройства сделан непересекающимс со спектром реально действующих синхронных помех. Пусть помехи создаютс бортовым генератором питающего напр жени с частотой f 400 Гц. Тогда спектр частот реально действующих синхронных помех можно представить в виде

f,.1-400 21-200 Гц, (4) где , 2, 3,

Очевидно в этом случае f кр 400Гц. Скорость вращени оси приводного электродвигател 6 равна

60ffl 60-400 ,,,п„ f , п,----- 6000 об./мин.

М4

Отсюда частота генератора 7 опорного напр жени 45

, п 6000

f IlU

В этом случае частотный спектр чувствительности синхронного детектора 3 определ етс как50

f (2i-H)f 0(21+1)200 Гц. (5)

Из сравнени соотношений (4) и (5) следует, что частотные спектры чувствительности ротационного флкжсметра (датчика 1 пол ) н реально действующих синхронных помех (пример) не пересекаютс . При этом отсутствуют ложные сигналы (сбои и дрейф нул ) ка выходе измерительного какала в измерительном комплексе, что приводит к повышению точности измерений.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени напр женности электрического пол атмосферы , включающее датчик пол , выполненный в виде соосно размещенных градуировочного , экранирующего электродов и измерительного электрода, который вл етс первым выходом датчика пол , причем градуировочный и экранирующий электроды выполнены в виде круга с одинаковыми секторными вырезами и идентичными им секторными лопаст ми, а экранирующий электрод заземлен и закреплен на оси электродвигател перпендикул рно к ней, генератор опорного напр жени , выход которого вл етс вторым выходом датчика пол , ось которого вл етс продолжением оси электродвигател , последовательно соединенные усилитель низкой частоты, вход которого подключен к первому выходу датчика пол , синхронный детектор, фильтр низких частот , решающий блок, причем второй вход синхронного детектора подключен к Второму выходу датчика пол , о т- личающеес тем, что, с целью повышени точности в услови х действи синхронных помех, число оборотов оси электродвигател п, число лопастей и отверстий экранирующего и градуировочного электродов N и число полюсов L генератора опорного напр жени св заны соотношени ми

30f«P , , об./мин;

N(2m-1)L,

f

кр

- -частота кратности р да кратных частот мешающих электрических переменных полей, Гц; 1,т 1, 2 , 3, ....

11

Фиг.2

КУМ