Датчик электрического поля

Союз СоветскихСоцнапнетнческнхРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТРРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) ПриоритетСССР па делам изооретеиий и открытийОпубликовано 30. 11. 81 бюллетень Рй ИДата опубликования описания 30.11,81(Ц) ДАТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности постоянных и переменных электрических полей.Известны датчики электрического поля, содержащие модулятор в виде двух сегнетоэлектрических пластин с электродами возбуждения, пластины включены в балансную схему, а электроды возбуждения подключены к генератору возбужта дения 1 .Дпя существенного изменения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика нужны напряженности поля управтЗ пения, составляющие несколько тысяч вольт на сантиметр, что требует подведения очень большой мощности в цепь возбуждения. Наличие скачков Баркгаузена в сегнетоэлектриках приводит к значительному повышению уровня шумов и снижению чувствительности,Наиболее близким к предлагаемому является датчик электрического поля,содержащий два соосных проводника,проходящих через отверстия ферритовыхтороидов с последовательно соединенными выходными обмотками, проводникиэлектрически связаны между собою посредством модуляторного узла, выполненного в виде сегнетоэлектрических пластин, боковые поверхности которых перпендикулярны к продольным осям проводников 121,Известные датчики характеризуютсябольшой потребляемой мощностью и недостаточной чувствительностью.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и повышение чувствительности.Поставленная цепь достигаетсятем, что в датчике электрического поля, содержащем два соосных проводника, проходящих через отверстия ферритовых тороидов с последовательносоединенными выходными обмотками,проводники электрически связаны междусобой посредством модуляторного узла,885927 34соединенного с генератором возбуждения, переменный магнитный поток возбуждемодуляторный узел выполнен в виде ния Ф с частотой Ю . ПосколькуФерритового кольца с обмоткой, а само электрический контур, образованныйкольцо охвачено параллельно включенны- электродами 11-14, конденсаторами 15ми замкнутыми электрическими контура-и 16 и варикапами 17 и 18, охватываетми, образованными последовательно сое- ферритовое кольцо 7 с переменным магдиненными электродами, конденсаторами нитным потоком, в нем индуктируетсяи варикапами, причем пара противопо- вихревое электрическое поле (фиг.2,ложных узлов каждого из этих контуров пунктир), с напряженностью Г и часэлектрически соединена с соосными 10 тотой Щ , которое создает на варипроводниками, другая пара узлов капах 17 и 18 переменное злектрическаждого из контуров через дроссели кое напряжение с частотой , чтосоединена с источником постоянного приводит к изменению емкостей варикасмещения, а обмотка ферритового коль- пов с частотой Фца соединена с выходом генератора воз Величина емкостей конденсаторовбуждения. 15 и 16 выбирается много больше емкосна фиг, 1 схематично изоЬРажена тей варикапов 17 и 18. Таким образом,конструкция датчика; на Фиг. 2 - тоемко ст ная с вяз ь между про вод ни камиже, разрез со схемами электрических и 2 определяется суммарной емкостьюконтуров,, 20 всех варикапов, так как реактивнымиДатчик состоит из двух сооснцх про сопротивлениями конденсаторов 15 и 16водников 1 и 2, проходящих чере Отможно пренебречь, поскольку их емверстия ферритовых тороидов 3 кость много больше емкостей варикапоследовательно соединенными выходнц пов, а реактивные сопротивления высоми обмотками 5 и 6, Проводники элект д кочастотных дросселей 20 и 2 1 на часрически связаны между собою посредст тоте щ выбираются большими, чем ревом модуляторного узла, выполненногоактивные сопротивления варикапов.виде Ферритового кольца 7 с обмот Таким образом, имеет место модулякой 8, которая связана с выходом гене ция емкости по периодическому закону.ратора 9 возбуждения. Кольцо охваче з 0 Это привфдит при наличии внешнегоно замкнутыми электрическими контура измеряемого поля Е к появлению в проми 10, образованными электродами " водниках 1 и 2 переменной составляюами 1114, конденсаторами 15 и 16 и варика щей электрической индукции 0 с часто пами 17 и 18. К электродам 12 и 14 той с 1 и с амплитудой, пропорциональподключен положительный полюс источ 19 постоянного смеЩениЯ э отриЦательный полюс которогото ого заземпен.Междув ферритовых тороидах 3 и 4 переменныичэлектродами 11 и 13 в л двключены два помагнитный поток, величина которогоследовательно совдиненны дииненных о наковыхопределяется первым уравнением Максвысокочастотных дросселя 20 и 21, точ 40 веллака соединения которых заземлена.30датчик работает следующим обраэом.Н Д 1 ч Д э,асПри подключении источника 19 посто- Ьянного смещения к электродам 12 и 14. где- контур, выбранный внутри товарикапы 17 и 18 находятся в закрытом роида 3(4);состоянии, поскольку электроды 11 и ф 5 - площадь поперечного сечения13, будучи заземлены, находятся по проводника 1(2),постоянному току под нулевым потен- Это переменное магнитное поле созциалом в то время как потенциал дает в выходных обмотках 5 и 6 ЭДС,ци алом, вэлектродов 12 и 14 выше потенциала величина которои равназемли. Поскольку напряжение приложено Е цр р Э у Д Д 5к варикапам 17 и 18 в запирающем на- аси авлении они ведут себя как конден- где- число витков обмотки 5(6);саторы, величина емкости которых опреде- ,Ц = 47 Г 1 О Гк/м;ляется емкостья емкостью р-и перехода и зависит ототносительная магнитнаяяжения приложенного к варикапам. 55 проницаемость материала ферПри протекании через обмотку 8 тока Ритового тороида 3(4);от генератора 9 возбуждения с частотой 5- поперечное сечение феррито(ю в Ферритовом кольце 7 возникает вого тороида 3(4),8859Наличие емкости конденсатора 22 позволяет обеспечить в выходном контуре резонансный режим, что увеличивает коэффициент преобразования.При испытании опытного образца, 5 выходное напряжение составило 0,1 В при напряженности измеряемого поля 1 мВ/м, полоса частот регистрируемых внешних электрических полей при неравномерности 3 дБ - от 0 до 20000 Гц. Оформула изобретенияДатчик электрического поля, содержащий два соосных проводника,про . ходящих через отверстия ферритовых тороидов с последовательно соединенными выходными обмотками, проводники . электрически связаны между собою посредством модуляторного узла, соеди о ненного с генератором возбуждения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,27 6с целью снижения потребляемой мощности и повышения чувствительности, модуляторный узел выполнен в виде ферритового кольца с обмоткой, а само коль.цо охвачено параллельно включеннымизамкнутыми электрическими контурамиобразованными последовательно соединенными электродами, конденсаторамии варикапами, причем пара противопо"ложных узлов каждого из этих контуров соединена с соосными проводниками,другая пара узлов каждого из контуровчерез дроссели соединена с источникомпостоянного смещения, а обмотка ферритового кольца соединена с выходом ге-.нератора возбуждения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССРй 628090, кл. С 01 В 29/12,19752. Авторское свидетельство СССРйф 622382, кл. 6 01 В 29/12, 1977./67 Тираж 735 ПодпИсн ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раущская наб., д. 1/каз филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель ф. Цареградскийбунова Техред, Т,Иаточка Корректор Г. Решетник