SU999178A1 - Устройство дл измерени вариаций плотности объемного зар да в среде - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ ПЛОТНОСТИ ОБЪЕМНОГО ЗАРЯДА В СРЕДЕ

1

Изобретение относитс  к технике из-, мерени  объемного зар да сред и предназначено дл  контрол  электрического состо ни  воздуха атмосферы и облаков с целью снижени  вредных про влений зар дов статического электричества, осуществлени  активньхх воздействий на атмосферно-электрические процессы, и может быть использовано в авиации, медицине и аругих област х науки иjg

техники.

Известно устройство Дл  измерени  зар да аэрозоли, содержащее измерительный электрод, блок питани , выпр митель и операционный усилитель Г I 15

Однако это устройство имеет сложную схему и конструкцию и не во всех случа х обеспечивает необходимую/точность из-за наличи  утечек с измерительного JQ электрода по изол торам, контактирующим с исследуемой средой.

Наиболее близким к предложенному  вл етс  устройство дл  измерени  вариаций плотности объемного зар да в среде, содержащее два электрода, один из которых охватьгеает второй и блок измерени  разности потенциалов между упом нутыми электродами .

Это устройство также не обеспечивает высокой точности измерени  из-за контакта испытуемой среды с изол торами.

Целью изобретени  5гол етс  повышение точности измерени .

Эта цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  вариаций плотности объемного зар да в среде, содержащем г два электрода, один- из которых охватывает второй, и блок измерени  разности потенциалов между упом нутыми электродами , наружный электрод выполнен в виде зегмкнутой оболочки, непроницаемой дл  исследуемой среды.

На чертеже представлена конструктивйа  схема устройства.

Устройство состоит из наружного электрода 1 с полостью объема V , внутреннего электрода 2, помещенного в эту полость, и измерител  3 разности потенциалов между электродами. Внутренний электрод электрически изолирован от наружного электрода пространством 4, заполненным диэлектриком или откачанным до обеспечиваюшего изол цию на куума . Работает устройство следующим образом , Его помещают в среду или создают контакт электрода 1 со средой. В обоих случа х на установившемс  режиме плотность объемнЪго зар да во внутренних точках провод щей массы электрода 1 совпадает с плотностью объемного зар да измер емой среды (условие нейтральности внутренних точек проводника Р Jn и разность потенциалов между электродами равна потенциалу электрода 2 относительно среды). Принцип, измерений основан на испрльзовании уравнени  Пуассона, записанного дл  среды, содержащей объемный зар д Ш1отностью о , ,4IC(p-poX() где Е Е+Е - измеренна  напр женность пол , складывающа с  из пол  Е зар дов объема рассматриваемой дивepгeн Щ1И и пол  F зар щов ок ружак цей среды; О - плотностью объемного зар да в выполненном объеме; - диэлектрическа  проницае мость среды. Уравнение выводитс  из рассмотрени  эффектов, возникающих при нахождении тела объемом N/ , с зар дом Q и, еле- дователыга, со средней плотностью зар 9-fU ) в среде объемом , равномерно зар женной с объемной плотностью Ро COViSt Ф О. Дл  простоты при выводе положено 1). Напр женность пол  Ец в-некоторой точке окрестности, создаваема  зар дами среды и тела, определ етс  соотнощением PoV-vtdv.rprMav, Съ) рде Y- рассто ние между точкой измерени  пол  и объемным зар дом элемен- та объема (9М ; Y1- единичный вектор напр женности Первым интегралом производитс  суммирование по объему среды вне тела, вторым - по объему тела. Прибавление и вычитание в правой части (З) интеграла Jfo ndv и комбинаци  его имеюЧ щимис  приводит к соотношению tH--jrpo dv f(p-po) в (4) первый интеграл описывает компоненту напр женности пол , создаваемую равномерно распределенным объемным зар дом среды в отсутствие тела. В-пределах радиуса RQ проведенного из точки измерени  пол  до ближайшей границы среды с вследствие точечной симметрии объема, он равен нулю, а отличие от нул  на рассто ни х, превьпна- ющих RQ , обусловленное несимметричностью объема среды, соответствует крупномасштабному полю, не св занному с присутствием тела. Второй интеграл описывает компоненту пол , обусловленную присутствием тела. Из его вида следует , что тело, зар женное со средней плотностью зар да, определ емой (2), создает в окружающей среде с плотностью объемного зар да р - электростатическое поле, возникающее в пустом пространстве при зар женности тела со средней плотностью р f-JQ . Это соответствует св зи между потоком напр женности через замкнутую поверхность объема, зар женного со средней плотностью Р, и плотностью объемного зар да окружающей среды р в виде (1). Из (1) следует, что при изменении плотности объемного зар да среды во времени р г PnCt) и сохранении .зар да Q на теле последнее про вл ет себ  в пространство как зар женное с измен ющимс  во времени избыточным зар дом Q , которое св зано с истинным соотношением C.t)V.С5) Ввиду (5), потенциал тела относительно окружающей среды u(t)-.- --Uo+ Cfi.(o)-po(U ( де о (о) UQ соответственно плотность объемного зар да среды и значение потенциала тела в момент ;времени С - электрическа  емкость тело. Рассмотрение распределени  зар дов в шаровых концентрических сло х показьгоает . что формирование среднего ёначен   РО , вли ющего на значение потенциала тела относительно ере- ДЬ1, происходит в объеме пространства, форма которого подобна форме тела, а линейные размеры в три раза превышаю его размеры. При измерении отмечают н1ачальную разность потенциалов Ор между электро дами, соответствующую плотности объем ного зар да среды в этот момент J(o} Вариацию плотности относительно Q (о) в п ослидующие моменты времени -t onредел ют по изменению разности потенциалов , использу  соотношение (6), o(t)-po(o)-(Uo-0(t)) ) W-W Ти, (8) где UCt) - разность потенциалов в момент времени t ; V объем полости электрода 1; TjIX., - длительность измерени  и посто нна  времени линии из мерени . Предложенное решение позвол ет реализовать устройство, электрические цепи которого включа  изол торы полностью изолированы от измер емой среды, и, следовательно, пригодное дл  измерени  в среде произвольной фезы и электрической проводимости, и повысить точность измерени . Точность измерени  конкретного уст ройства, реализующего данный способ, пропорциональна соглано соотношению (6) объему полости электрода 1. Дл  реально осуществл емых объемов пор дка 10 см она составл ет 10 эсё/м , что на пор док вьпие точности, достигаемой при измерении известным устройством . формула изобретени  Устройство длд измерени  вариапий плотности объемного зар да в среде, содержащее два электрода, один из которьлх охватывает второй, и блок измерени  разности потенциалов между упом нутъ ми электродами, отличающеес  тем, что с целью повышени  точности нзизмерени , наружный электрод вьшолнен в виде замкнутой оболочки, непровинае мой дл  исследуемой среды. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство N9 542363, кл. Н OSf 1/00, 1975. 2.Им нитов И, М, Приборы и методы дли изучени  электричества атмосферы . М., Гидрометеоиздат, 1957, с. 335-345 (прототип).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения вариаций плотности объемного заряда в среде, содержащее два электрода, один из которых охватывает второй, и блок измерения разности потенциалов между упомянуты*· ми электродами, отличающееся тем, что с целью повышения точности изизмерения, наружный электрод выполнен в виде замкнутой оболочки, непроницаем мой для исследуемой среды.