Устройство для измерения переменного электрического поля

(51) 4 С 01 Ч 3/О ГОСУДАРСПО ИЗОБПРИ ГНН ВЕННЫЙ НОМИТЕЕТЕНИЯМ И ОТНЯТ ССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯизмеряемого ого поля можи выражения. еменпреог елить н пряжение иена- выходноевьюгруженно датчика; опротивленвыходи датчик усо к пре- ойстпротивление соое о устроиств ление датчик гласующ Выходное сопрот бщеи случае являе(54) УСТРОЙСТВОМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕ Изобретение относится к техничес" кой физике и электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения переменных электрических полей в любых средах прц отсутствии априорной информации об их электро- физических параметрах.Целью изобретения является повышение точности измерений переменного электрического поля в любых изотропных средах с любыми границами разде-;условиях неопределенной заих электрофизических парала сред ввисимостиметров.На фигройства длэлектричеэквиваленной цепиУстройобразоватво 2, истпредварит 1 показана общая схем я измерения переменно кого поля; на фиг.2 и ные схемы замещения в стройства.тво содержит первичныи ль 1, согласующее уст чник 3 калиброванного льный усилитель 4, уз(57) Изобретение относится к технической физике и электроизмерительнойтехнике. Целью изобретения являетсяповышение точности измерений переменного электрического поля в любых изотропных средах в условиях неопределенной временной зависимости от электрофизических параметровПроводятся дополнительные измерения сигналовот источника калиброванного тока надвух частотах. Это позволяет учестьпогрешность, которую вносит собственная;комплексная: проводимость датчика, 3 ил.- коэффициент преобразования ненагруженного датчит.е. имеет действительную и мнимую части. Если в качестве датчика ис.пользуются два,измерительных электрода, то его выходное сопротивление носит емкостной характер, т.е. содержит действительную резистивную (К) и емкостную (С ) части, Таким образом, при измерении напряженностиэлектрического поля неизвестными являются измеряемое поле Е , резистивная составляющая выходного сопротивления датчика и его емкость (индуктивность), Выходное сопротивление датчика зависит не только от 15 его конструкции, но и от электрофизических параметров среды. Для определения трех неизвестных параметров требуется как минимум три измерения.Источник калиброванного тока выдает калиброванные сигналы значения тока на двух частотах Ян и я . Нижняя Я и верхняя я частоты выбираются на границах частотного диапазона исследуемого сигнала. Напряжение на25 входных зажимах предварительного усилителя равно, Ы+Б, И)+П,(с), (2)напряжение от внешнего измеряемого поля Ев;напряжение от калиброванного источника тока на нижней частоте Я;- напряжение от калиброванного источника тока на верхней частоте Яв.Узкополосный фильтр 5 настроен на щ 0 частоту я , а узкополосный, фильтр 6 - на часто ту сд . Напряжения на входах регистратора 10 соответственно равныПф - К К Пд н, 45Пь К Кб Пгяв)К 4 Кв К 9 10 г Кз"Пасан К Ку "ги в, где К - коэффициент усиления предварительного усилителя; 50К ,Кб - коэффициенты передачифильтров Ф 1 и Ф 2 на частотах Ии ив соответственно;К - коэффициент передачи сумматора,К - коэффициент передачи па 8раллельного сумматора;К - коэффициент передачи бло ка 9. При выполнении условия56 7(4)получимПс Ка Кв К 9 гс( ) фт.е. на входах решающего устройствапри этом имеем три напряжения, пропорциональные П д, Б и Б . Эторавносильно проведению трех измерений, Зная напряжения Б, Бв и П навходах регистратора, можно определить метрологические параметры датчика и напряженность внешнего элек-трического поля.Далее приводятся выражения длядатчика, имеющего емкостный характер и напряженность измеряемого поля,для случая, когда в качестве согласующего устройства используется согласующее сопротивление Кн, и дляслучая, когда в качестве согласующего устройства используется согласующий трансформатор,На фиг.2 показана эквивалентнаясхема замещения входной цепи устройства, в котором датчик нагружен наактивное сопротивление К . Измеривц в на входах регистратора и зная1 и 1 , можно определить проводиЯ явфмость С и емкость датчика С в параллельной схеме замещения выходногосопротивления датчика С н д в - Ь 3 н.н П где 1 ыв К Квв цУ61 н - действующее значение токакалиброванного источникатока на частоте ЫнТь - действующее значение токакалиброванного источникатока на частоте и в, есливходная проводимость предварительного усилителямного меньше 1/К.Напряженность измеряемого поля в соответствии с (1) можно определить при помощи выражения5 1495754 6метров сред на точность измерений, о т , К , К , К й"т отто тт Крове того, предпагаемое устройства 4 8 9в отличие от известного позволяет по где я - частота на которой произ- лучить непрерывную и оперативную ин 1 5водится измерение Е. формацию об измеряемом электрическомНа фиг.З приведена эквивалентная поле и является достаточно простым, схема замещения входной цепи уст- Для его реализации не требуется разройства, в котором в качестве согла- работка сложных устройств и блоков, сующего устройства используется со т,е, предлагаемое устройство обеспегласующий трансформатор с коэффици- чивает как экономическую, так и техентом трансформации и, Для этой схе- ническую эффективность при производмы выражения для определения пара- стве измерений, метров датчика имеют видФ15 Формула изобретенияУстройство для измерения переменного электрического поля, включающее первичный преобразователь, под .ключенный через согласующее устройство к предварительному усилителю, источник переменного калиброванноготока и регистратор, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно содержит два узкополосныхфильтра, сумматор, параллельный сумматор, нерестраиваемый узкополосныйфильтр, причем выход источника ка либрованного тока соединен с входомпредварительного усилителя, выход которого соединен с входами двух узкополосных фильтров и неинвертирующимвходом параллельного сумматора выЗ 5 ходы узкополосных фильтров соединеныс входами сумматора и первыми двумявходами регистратора, выход сумматоа соединен с инвертирующим входомараллельного сумматора, выход котого через перестраиваемый узкополосный фильтр соединен с третьим входом У 1. С = С - С 4П;ндуктив гд сть первичнойсформатора;т трансформацтора; мотки тра - коэффициетрансформ входная п и оводимость предго усилителя.ределения измеря"о поля в соответваритель Выражение для го электрическ ии с (1) имеет ст Е и О 4 зобретения поз ть и достоверн ности электрич Использование оля- рстьско ро т повысить точно змерений напряжеловияхр и изических поля в натурных ь влияние элект ра регистрато1495734 оставитель, А.Мягковехред д,Олийнык Корректор М.Максимишинец Редакто екарь сно и ГКНТ СС и открытиямб., д. 4/5 ельский комбинат "Патент" город, ул. Гагарина, 1 Производственно 261/43 Тирам осударственного ко113035, Мо 484 Под тета по изобретениям ва, Ж, Раушская