Датчик электростатического поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) 111) 1)4 б 29 12 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0тельский институт Н. Та алинов льство 9/12,ство С 29/14, ов ого 7 и щий СССР981. СР 985,а среды. 1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретенияповышение точности и чувствительности.Датчик содержит неподвижный экранныйэлектрод (Э) 1, измерительный Э 2 компенсирующий Э 4, вал 5 колебательнприводного механизма 6, коммутаторблок обработки сигнала (БОС) 8, состояиз сумматора 9, блока 10 деления, блока 11 умножения, ячейки3 памяти иблоков 12 и 14 вычитания. Цель достигается за счет введения автоматическойоперативной калибровки в процессе измерения в полевых условиях для компенсации приращения сигнала с датчика в зависимости от влажности и газового соста141Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электростатического поля.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности,На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема датчика электростатического поля,Датчик электростатического поля содержит цилиндрический корпус (не показан), неподвижный экранный электрод 1, измерительный элекрод 2, неподвижный калибровочный электрод 3, компенсирующий электрод 4, вал 5 колебательногоприводного механизма 6, коммутатор 7,первый вход которого соединен с измерительным электродром 2, а второй вход соединен с источником управляющего сигнала (не показан), блок 8 обработки сигнала (БОС), содержащий включенные сумматор 9, блок 10 деления, блок 1 умцожения, выход которого подсоединен к второму входу первого блока 12 вычитания,первый вход которого соединен с выходомсумматора 9, ячейку 13 памяти, выход которой соединен с вторым входом второгоблока 4 вычитания, первый вход второгоблока 14 вычитания соединен с первым входом сумматора 9, с первым входом ячейки 13 памяти и с вторым входом блока 10 деления, а выход подключен к второму входу блока 11 умножения. Первыйвход сумматора 9 подключен к компенсирующему электроду 4, второй вход сумматора 9 и второй вход ячейки 13 памятиподключены к первому и второму выходамкоммутатора 7 соответственно. При этомпервый и второй входы сумматора 9 ивторой вход ячейки 13 памяти являютсяпервым, вторым и третьим входами БОС 8соответственно.Датчик электростатического поля работает следующим образом.При включении датчика приводной механизм 6 заставляет колебаться измерительный 2 и компенсирующий 4 электроды,закрепленные на валу 5. На калибровочный электрод 3 поступает опорное напряжение. Перед проведением измеренийдатчик калибрустся при нормальных атмосферных условиях, для чего коммутатор 7подключает второй и третий входы БОС 8к корпусу, при этом ячейка 13 памятипереводится в режим запоминания сигнала, приходящего на первый вход БОС 8 скомпенсирующего электрода 4 и пропорционального напряженности поля между калибровочным 3 и компенсирующим 4 электродами Е.После проведения калибровки коммутатор 7 подключает второй вход БОС 8 кизмерительному электроду 2, ца третийвход БОС 8 поступает сигнал управ.пения, переводящий ячейку 13 памяти в ре 6922 жим хранения сигнала Е , а датчик работает в режиме измерения внешнего электростатического поля. При этом на второй вход БОС 8 с измерительного элект. рода 2 поступает сигнал, пропорциональный разности напряженностей внешнего электростатического поля Еи и поля между калибровочным 3 и измерительным 2 электродами Е., причемЕи=Е, +ЛЕ.;Ек=Е, +ЛЕк (2)где Е, - напряженность внешнего поля при нормальных условиях;ЛЕи, ЛЕ - изменение напряженности соответственно внешнего поля и поля между калибровочным 3 и измерительным 2 электродами при изменении внешних условий.Выражения для Еи и Ек можно представить в видеЕи=Е, (1+а); (3)Ек=Е, (1+а); (4) где а - коэффициент, зависящий от состояния окружающей среды, Из (3) и (4) следует: 5 О 15 20 25 30 3540 45 50 55 Ки Г " Кр (5) где К - коэффициент пропорциональности.С компенсирующего электрода 4 на первый вход БОС 8 поступает сигнал, пропорциональный напряженности поля между калибровочным 3 и компенсирующим 4 электродами Ек, равный по величине сигналу, пропорциональному напряженности поля между калибровочным 3 и измерительным 2 электродами, вследствие идентичности измерительного 2 и компенсирующего 4 электродов ц симметричности их относительно калибровочного электрода 3. Благодаря тому что сектора калибровочного 3 и экранного 1 электродов перекрываются, действие внешнего электростатического поля на ка.пибровочный электрод 3 экранируется секторами экранного электрода 1. Сигналы, поступающие на первый и второй входы БОС 8, пропорциональные соответственно Еи - Ек и Е, складываются в сумматоре 9, с выхода которого сигнал поступает на первый вход блока 10 деления, где делится на Ек. Сигнал с компенсирующего электрода 4 поступает также на второй блок 4 вычитания где из него вычитается величина Е, занесенная в ячейку 13 памяти. С выхода второго блока 4 вычитания сигнал, пропорциональный ЛЕ, поступает на блок 11 умножения, где умножается на величину К= - снятую с выхода блока 10кделения. . выхода блока 11 умножения сигнал, пропорциональный ЛЕ, поступает на первый блок 12 вычитания, где вычитается из Е. На выходе первого блока 12 вычитания имеем сигнал Е., не зависящий от внешних условий.14Таким образом, обеспечивается значительное улучшение метрологических и эксплуатационных характеристик датчика электростатического поля за счет введения автоматической оперативной калибровки в процессе измерения в полевых условиях для компенсации приращения сигнала с датчика в зависимости от влажности и газового состава среды, снижение погрешности измерения, повышение чувствительности (т, е. возможность измерения с заданной погрешностью значительно более низких уровней напряженности электростатического поля).формула изобретенияДатчик электростатического поля, содержащий цилиндрический корпус, в торце которого закреплен неподвижный экранный электрод, выполненный в виде секторных лопастей и соединенный с цилиндрическим корпусом, расположенный внутри цилиндрического корпуса измерительный электрод, идентичный по форме неподвижному экранному электроду, закрепленный на валу колебательного приводного механизма на расстоянии Й от неподвижного экранного электрода, причем плоскости измерительного и неподвижного экранного электродов перпендикулярны оси вала колебательного приводного механизма, а центр окруж. ности, ограничивающей секторы измеритель. ного и неподвижного экранного электродов, расположен на оси вала колебательного приводного механизма, которая совпадает с осью цилиндрического корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, введены расположенные внутри цилиндрического кор 16922 пуса неподвижный калибровочный электрод и компенсирующий электрод, закрепленный на оси вала колебательного приводного механизма, причем форма неподвижного калибровочного и компенсирующего электродов идентична форме неподвижного экранного элекрода, неподвижный калибровочный и компенсирующий электроды оазмешены на расстоянии д и 2 д от измерительного электрода соответственно по другую сторону от него относительно неподвижного экранного электрода, неподвижный калибровочный электрод размещен в цилиндрическом корпусе идентично неподвижному экранному электроду, а компенсирующий элекрод закреплен на оси ,вала колебательного приводного механизма идентично измерительному электроду, коммутатор, первый вход которого подсоединен и измерительному электроду, а второй вход - к источнику управляющего сигнала, последо вательно соединенные сумматор, блок деления, блок умножения, выход которого подключен к второму входу введенного первого блока вычитания, выход которого является выходом датчика. а первый вход подсоединен к выходу сумматора, первый вход последнего подключен к компенсирующему электроду, а второй вход сумматора подсоединен к первому выходу коммутатора, первые входы введенных ячейки памяти и второго блока вычитания, а также 30 второй вход блока деления подключены кпервому входу сумматора, второй вход второго блока вычитания подсоединен к выходу ячейки памяти, второй вход которой подсоединен к второму выходу коммутатора, а выход второго блока вычита ния подключен к второму входу блокаумножения.Составитель П. СавельевРедактор М. Пяткина Техред И. Верес Корректор М. ПожоЗаказ 406 /43 Тираж 772 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4 5Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 1 роектная, 4