Способ измерения параметров электростатического поля и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ОшфэЩЪф 4 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О ЕТЕЛЬСТВ ТОР СКОМ о СССР ,02.73(54 ЗЛЕ ДЛЯ 57) эле СП РОСТ АТ ГО ОСУЩГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(прототип). СОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВЧЕСКОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВОЕСТВЛЕНИЯ.измерения параметровческого поля, заключающийся в том, что энергию электростатического поля преобразуют в энергиюсветового излучения люминофора, энергию светового излучения люминоФорапреобразуют в электрический сигнал,по величине которого судят о значении измеряемого параметра электростатического поля, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, энергию электростатическогополя дополнительно преобразуют вэнергию светового излучения газа,которую также преобразуит в энергиюсветового излучения люминофора,11 73711 2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее чувствитель. ный элемент со слоем люминофора, фотоэлектрический преобразователь энергии светового излучения в электрический сигнал и индикатор, связанный с выходом преобразователя, о т л ич а ю щ е е с я тем, что чувствительный элемент выполнен в видеИзобретение относится н электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для индикации и измеренйя параметров электростатическогополя.5Известен способ индикации и измерения параметров электростатическогополя, заключающийся в том, что энергию электростатического поля преобразуют н энергию светового излучения люминофора, энергию световогоизлучения люминофора Фотоэлектрнческим путем преобразуют в электрический сигнал, по величине которогосудят о значении измеряемого параметра электростатического поля 1 .Однако известный способ не обеспечивает необходимой чувствительностии точности индикации и измеренияпараметров электростатического поля, 2 Очто обусловлено высоким уровнемзатрат энергии электростатическогополя исследуемого объекта в процессе возбуждения частиц люминофора.Известно также устройство дляиндикации и измерения параметровэлектростатического поля, содержащее чунствительный элемент, выполненный в виде последовательно соединенных коллектора, изолирующей шайбыи слоя люминофора, нанесенного наснетопроницаемув основу, Фотоэлектрический преобразователь энергиисветового излучения люминофора нэлектрический сигнал и индикатор,связанный с выходом преобразовате"ля 1 .Известное устройство характеризуется недостаточной чувствительностью, связанной с нысоким уровнемзатрат энергии электростатического 4 Ополя на возбуждеще частиц люминофора.Цель изобретения - повышениечувствительности и точности измерения параметров электростатического 45поля,Поставленная цель. достигаетсятем, что согласно способу измеренияпараметров электростатического поля,заключающемуся в том, что энергию 50 полого замкнутого баллона из электрои магнитно-прозрачного материала,имеющего оптически прозрачное окнодля ныхода светового потока, баллон заполнен газом, обладающим ионизационной и снетоизлучавщей способностью, а слой люминофора нанесенна внутреннюю поверхность баллонапо его образующей,2электростатического поля преобразуютв энергию светового излучения люминофора, энергию светового излучениялюминофора преобразуют в электрический сигнал, по величине которогосудят о значении измеряемого параметра элекгростатического поля, энергию электростатического поля дополнительно преобразуют в энергив светового излучения газа, которув такжепреобразуют в энергию светового излучения люминофора.Кроме того, н устройстве для измерения параметров электростатическогополя, содержащем чувствительныйэлемент со слоем лвминофора, Фотоэлектрический преобразователь энергии светового излучения в электрический сигнал и индикатор, связанныйс выходом преобразователя, чувствительный элемент ныполнен в видеполого замкнутого баллона из электро- и магнитно-прозрачного материала, имеющего оптически прозрачноеокно для выхода светового потока,баллон заполнен газом, обладающимионизационной и светоизлучавщейспособностью, а слой люминофорананесен на внутреннюю поверхностьбаллона по его образующей.На чертеже схематически изображе.на конструкция чувствительногоэлемента устройства для осуществления предлагаемого спосбба,Способ индикации и измеренияпараметров электростатического полязаключается в следующем.Энергию контролируемого электростатического поля преобразуют вэнергии светового излучения лвмино 1,Фора и в энергию светового излучения газа н замкнутом объеме, обладающего ионизационной и светоизлучающей способностью, полученнувэнергию светового излучения газапреобразуют в энергию световогоизлучения люминофора, а суммарнувэнергию светового излучения газаи люминофора Фотоэлектрическимпутем преобразувт в электрическийсигнал, по величине которого судятЗаказ 324/45 Подписное Тираж 711 ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Иосква, Жр Раушская наб., д. 4/5 Филиал ЛПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о значении измеряемого параметра электростатического поля.При этом для ионизации газа в замкнутом объеме расходуется малая часть энергии электростатического поля исследуемого объекта, что способствует повышению чувствительности и точности индикации и измерения параметров поля. Это обусловлено тем, что в газе молекулы находятся в свободном состоянии и, в отличие от молекул кристаллов, удалены на значительные расстояния друг от друга, При таком положении возбужденные молекулы газа испытывают малое количество столкновений сдругими мо лекулами газа, т.е. за время возбужденного состояния они пойти не теряют энергии, сообщенной им электростатическим полем. Таким образом, большая часть энергии возбужденных молекул 2 О преобразуется в энергию светового излучения газа, Световые кванты и возбужденные молекулы газа, воздействуя на поверхность люминофора, возбуждают электроны кристаллической решетки вещества люминофора, Кроме того, возбуждение люминофора происходит и под непосредственным воздействием электростатического поля. При этом возникает суммарная энергия светового излучения газа и люминофора.Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит чувствительный элемент, который выполнен в виде баллона 1 цилиндрической формы, изготовленного из электро- и магнитно-прозрачного материала, например кварцевого стекла. Внутренняя поверхность баллона 1 по образующей покрыта люминифором 2. Одна из тор О цовых частей баллона 1 имеет гладкое оптически прозрачное окно 3, а другая часть запаяна после нанесения люминофора 2 и заполнения баллона 1 газом 4, обладающим ионизационной 45 и светоизлучающей способностьюВ качестве заполняющего баллон 1 газа может быть использован аргон в смеси с парами ртути, а в качестве люминофора 2 - галофосфат кальция. 50 Устройство работает следующим образом.При наличии на исследуемой поверх ности или в исследуемом пространстве электростатического поля под воздействием электростатической индукции происходит ионизация и свечение в баллоне 1 газа 4. Под воздействием электростатической индукции Фотонов светового излучения и возбужденных молекул газа 4 происходит возбуждение и частиц люминофора 2, который также начинает светиться, Таким образом, люминофор 2 и газ 4 становятся источником суммарной энергии светового излучения, наблюдаемого в оптически прозрачное окно 3 баллона 1. Для ионизации газа 4 расходуется малая часть энергии электростатического поля исследуемого объекта, что способствует повышению чувствительности и, соответственно, точности индикации и измерения парамет ров электростатического поля. Суммарную энергию светового излучения газа 4 и люминофора 2 с помощью Фотоэлектрического преобразователя преобразуют в электрический сигнал, величину которого контролируют по индикатору 1 на чертеже не показано), Для измерения величины светового потока, выходящего через оптически прозрачное окно 3 баллона 1, может быть также использован люксметр. Использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет повысить точность и расширить пределы индикации и измерения параметров электростатического поля в сторону весьма малых величин, Предложенный способ и устройство могут быть использованы для исследования электромагнитных полей и излучений, а также для контроля электростатических полей в технологических процессах, сопровождающихся электризацией продуктов переработки, получаемой продукции и оборудования.