Датчик электростатического поля

Союз СоветскихСоциал исти цешихРеспублик ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕ Н ИЯК ЬВТОееСКОМУ СВИДИ 7 БЛЬИВУ и 673938 161) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено(23) Приоритет -осулорстееннык комнтет СССР по делом нзооретеннй н открытнй) Заявит 54) ДАТЧИК ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПО к технике радиооваться при исектричества земго пространства. статического поктрический серненные с источик не обеспечи рени й. ьщение точност тростатического ектрический серненные с источтоэлектрическийе диска, торцоеталлизированы актами, а электких металличесны попарно во плоскостях симдиска.нструкция предИзобретение относится измерений и может использ следовании статического эл ной атмосферы и космическо Известен датчик электро ля, содержащий сегнетоэле дечник и электроды, соеди ником напряжения 1. Однако известный датч вает высокую точность изм Цель изобретения - пов измерений.Для этого в датчике элек поля, содержащем сегнетоэл дечник и электроды, соеди ником напряжения, сегне сердечник выполнен в форь вые поверхности которого м и снабжены выходными конт роды выполнены в виде тон ких стержней и расположе взаимно перпендикулярных метрично относительно осиНа чертеже приведена ко лагаемого датчика,Опубликовано 15.07.79, БюллетеньДата опубликования описания 25.07.79 Воронежский политехнический институт Датчик электростатического поля содержит сегнетоэлектрический сердечник, выполненный в форме диска 1, торцовые поверхности которого металлизированы и снабжены вььходььььми контактами 2, 3, и электро ды 4, 5 соединенные с источником 6 напряжения, причем электроды 4, 5 выполнены в виде тонких металлических стержней и расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оси диска 1.Датчик работает следующим образом.К электродам 4 и 5 подведены ортогональные и равные по величине напряжения низкой частоты Я., возбуждающие электрические поля, силовые линии которых концентрируются у поверхности электродов 4, 5.Ввиду взаимно перпендикулярного расположения пар электродов 4, 5 в объеме диска 1 возникает вращающееся поле, интенсивность которого постоянна во времени, а направление изменяется с угловой скоростью Я .Под действием вращающегося поля диск 1 поляризуется, причем его поляризация также носит вращательный характер. Степень поляризации, а следовательно, диэлектри673938 Форму.га гаОГ)рюген)г П 1,Н И И П И Заказ 406514Филиал П П П Патент,иралг 089 Полиисноезгорол, ул. Проектная, 4 ческая проницаемость диска 1 опрелеляк)тсяинтенсивностью вращающегося поля и в отсутствие внешнего (измеряемого) поля с течением времени не меняются. При гомещснии датчика в измеряемое постоянное полев обьеме лиска 1 взацмолействуют лва поля: измеряемое и вращаогцесся. Посколькупоперечные размеры электродов 4 и 5 многоменьше расстояния, отделяющего их от образующей поверхности лиска 1, искаженияизмеряемого поля, вызываемые электродами4, 5 внутри лиска 1, сведены ло минимума.В момент совпадения векторов измеряемого и вращающегося полей по направлениостепень поляризации диска 1 максимальна,а тгри встречном направлении - минимальна. Степень поляризации диска 1, таким образом, изменяется во времени, причем фазаэтого изменения относительно опорного напряжения источника 6 опрслслястся углом1 р между направлением Вектора измсряе)ого поля и плоскостью соответствующей парыэлектродов 4, 5.Диэлектрическая проницаемость Я, лиска1 изменяется по сицусоилдльцому закону относительно некотор"гг) сре (него зцдчсция 6в соответствии с выраженем:+, сов(Я( - 1,где Ещ - максимальное отклонение проницаемости от среднего зца ения, пропорциональное измеряемому полю.Соотдетственно по такому же закону изменяется емкость мсжлу Выхолными контактами 2 и 3, яВл 51 к)цдяся Выходныз параметром датчика.Таким образом, перемен гая состагзляющая выходного параметра датчика пропорциональна измеряемому постоянному полк),а ее фаза относительно опорного возбуждающего напряжения определяет его направление.Датчик вкгпочает в себя контур автогсцераторд 7, частота которого модулцрустся в соответствии с законом цзмс;гения емкости между выхолцыми копактами 2 Р 3.ГЕ д ст От и О- м Оду;111 р О В аИ 1 ы 1 с ц г1 л .Од .ирустся демодулятором 8,с ливдетсяфильтруется цзби р дтсл 1 и ы м усилителем 9 ипоступает на иГлин,гор 1 О уровня, рсгцст.)ирующий напряжение, пропорциональное измеряемому полю. Фазовый сдвиг межлу выходным напряжсцием усилителя 9 и опорным ндпряжецием источника 6 измеряется фазомстром 11, показания которого соответ ствуют углу направления вектора измеряемого поля в плоскости датчика.Датчик по сравнению с прототипом имеет низкий уровень шумов и обеспечивает высокую точность измерений. Это объясняется следующим.При циклической перецоляризации сегнетоэлектрического ссрлечника в продольном направлении зцакоперемецным полем происходит скачкообразное смен(ецне границ доменцой структуры сспстоэлектрцка, рцводящсс к флуктуациям выхолцого параметра датчцкд (шумы Бдркгаузсца).В предло)КГ 1 Иом лдт 1 цкс поля риз,гнияссгцстоэлсктричсского ссрлечццкд, выполненного в форме лиска 1, осу 1 цсствлястся Врдцаощимся полем, интенсивность которого постоянна в течение всего цикла цоляриза.ции, в силу чего гумы, ооусловлеццыс скдч.ками Б;гркгдузсцдграктическц отсутствуют.Этг) позволяет примерно цд порядок с:изить флукт) сгР 1 и ВВ 1 хГ)диого параметра датчика н.2 сэ)елГ)ВГтельно повьц ить тоность измсре.ний 1,эО Датчик элсктростдтцческсго поля, содср.ждц(ий ссГцстГэ.сктр 1 чсскиЙ ссплсчцик и ЭЛСК) РГ)Л 1, СГ)СЛ 1 ЦСЦЦ 1,Е С ИС 1 Г)ПИКГ)М НД.Пряжсция, Г)тггачагОи ггйс)г тЕМ, ЧтО, С 1,ЕЛЬЮ цовыцсция точюсти измерений, ссгцстоэлектричсский сердечник выполнен в фор 1 е дисэзка, торцовыс поверхности которого 1 сталлизированы и снабжены выходными контактами, д электролы выполнены в виде тонких мста;глических стер)кцсЙ и );Сцо,тоженгл попарно во вздцмцо перпецликулярных плос 4 о костях симметрично относительно оси лиска.Истгцгц 1,ки информации, принятые Во Вццмднис цри экспертизе1. ЛторскГ)с сВилетс,1 ьстВО С(,(.РЛа 203781, кл. (з О 1 Я 29112, 1967.