Способ измерения напряженности электростатического поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСК РЕСПУБЛИК(19) О ц 4 С 0 ГО КРяздИСАНИЕ ЕТЕ ТОР У ЛЬСТВУ спосо лем 4 кого поля, 1 ил,о АРСТНЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТ(71) Московский энергетический инсти тут и 1(аунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(56) Авторское свидетельство СССР Ф 691785, кл. С 01 В. 29/12, 1979.Авторское свидетельство СССР У 1286354, кл, С 01 В. 29/12, 1985, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕ 1(ТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике, Цель изобретения - повьппение точности измерений, Данный основан на измерении измеритеаведенных зарядов зонда 3 стельными электродами, попарно симметрично расположенными по ос системы координат, помещенногоэлектрическое поле, Особенностьного способа является то, что пизмерением наведенных зарядов з 3 отключается электрическое поле, Затем задается потенциал зонду 3, соединенному с измерителем 4, который помещен в экран 5, подключенный к источнику 7 напряжения. Далее изме рителем 4 измеряют наведенные заряды электродов зонда 3, после чего по формуле определяются составляющие вектора напряженности электростати(3) е=к(ч -ч 1,),Е сч =ч +ч -" )о ч о чс-с;,Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольЗовано для измерения напряженности электростатического поля. Цель изобретения - повышение точ 5 Ности измерений.На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реаизующего способ измерения напряжен- ости электростатического поля.На чертеже обозначены верхняя 1 и ижняя 2 обкладки конденсатора, поле оторого изменяется, зонд 3, измериель 4 зарядов, экран 5, источники б7 напряжения, Зонд 3 соединен с изерителем 4 зарядов, помещенным в кран 5. Обкладки 1 и 2 конденсатора 1 одключены к источнику б напряжения,нижняя обкладка 2 конденсатора и кран 5 подключены к источнику 7 наряжения, Общая точка измерителя 4 зарядов соединена с экраном 5, Двухкоординатный зонд 3 представляет со,ой металлизированный диэлектричес кий шарик, поверхность которого при омощи гравировки разделена на четыре динаковьгх электрода - четверти сферы. Измеритель 4 зарядов электродов Должен обеспечивать режим короткого ЗО замьпания электродов зонда 3 йа экран 5 измерителя 4, т.е. должно обеспечиваться равенство потенциалов всех электродов зонда и экрана измерителя,Способ измерения напряженности электростатического поля реализуется следующим образом,На двух электродах , и 1 (см,черчеж) под действием поля Р, в соответствии с принципом электростатической 4 О индукции должны образоваться равные г 1 о величине и разные по знаку заряды, если эти электроды соединены (закорочены). В соответствии с теоремой Гаусса заряд электрода 45 коэйфицнент преобразования зонда).Если зонд с двумя электродамих изолирован от других объектов (от блока обработки сигнала), то инФормацию о напряженности можно было бы получить по заряду электрода Е = К ч, или где К - коэффициент калибровки системы двух электродов, ач, +ч=О.Для изолированного зонда каждый заряд, например Ч,1, определяется соотношением (1) или (2). Однако при соединении зонда с другими элементами (с измерителем 4) на зонде появляется заряд чО, который определяется между электродами зонда пропорционально их собственным частичным емкостям, так что заряд электрода оказывается где ) - номер электрода (1 1);Ч, " заряд электрода;- заряд электрода изолирован"ного зонда, определяемый из- ,)1При обработке сигналов электродоввеличину напряженности по-прежнемуопределяем через разность зарядов; Для этого электроды закорочены (замкнуты на общую точку) в измерителе и через интеграторы, позволяющие по току электрода узнать его заряд, Разность этих зарядовПри малых размерах зонда во многйх случаях можно принебречь погрешностью усреднения по площади в (1) и считать(2) Ч фт К,Е) гце К, - коэффициент пропорциональности (БК.Я, гне К )т(, -содержит слагаемые ошибки, поскольку истинное значение определяется разе еностью Ч 1, - Ч,; поэтому точное значение напряженности поля определяется ФормулойК = К (Ке- Це,) = К (- е) -з 14239684В правой части формулы (5) стоят равномерном поле. При этом расстоявеличины, которые можно измерить: ние от зонда до пластин источникаа) Ч;, и Ч, , а также Ч , Ч1поля, как показывают экспериментальизмеряются непосредственно в рабочем ные данные должно быть не менее 5 К5Э В режиме измерения (отсчет по показани- где К - радиус зонда,Формула изобретения Ч Чо Чогде Ч, 20 - суммарный заряд зонда в этом режиме,ЕЧ Отсюда получаемЧ Чг ЧоОкончательное соотнойение для определения напряженности получаем из (5) и (6), обозначив основной режим измерения двумя штрихами: Чг )30 где 11ъЧ;, - Чг Ч)щ Ч а щюане Е, К (цЧ, Чг 35Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ям приборов)б) коэффициент ----- вычисСоляется (это может быть сделано аппаратурно) с помощью измерений в режиме калибровки.В режиме калибровки измеряемое поле отключено, а, зонду задается принудительно потенциал от внешнего источника. При этом на электродах зонда 15 имеем заряды где Е; - составляющая напряженности,соответствующая паре электродов 3 ,40Коэффициент преобразования зондаК определяется при его калибровке в4 Способ измерения напряженности электростатического поля, основанный на измерении наведенных зарядов зонда с чувствительными электродами, попарно и симметрично расположенными по осям системы координат, помещенного в электрическое поле, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, перед измерением наведенных зарядов зонда отключают электрическое поле, задают потенциал зонду, измеряют наведенные заряды электродов зонда и определяют составляющие вектора напряженности по формуле координаты х, у или в в декартовой системе координат;заряды пары электродов зонда, расположенной на осиг-й координаты при отключенном источнике электрическогополя;заряды тех же электродов привключенном источнике электрического поля;коэффициент преобразования.