Устройство измерения напряженности электрического поля

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Мокринский Владимир Валерьевич Воинов Валерий Васильевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую и вторую измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй усилители, сумматор, отличающееся тем, что в него включены третья измерительная пластина, первый и второй преобразователи сигнала, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осям ОХ и , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координат , первая и вторая измерительные пластины соединены со входами первого и второго усилителей соответственно, третья измерительная пластина соединена с первым и вторым экранами, выходы первого и второго усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно, выходы первого и второго преобразователей сигнала соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход сумматора соединен со входом устройства извлечения квадратного корня, выход которого соединен со входом индикатора. 38942007.10.30 Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля и может быть использована для измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля удаленного заряда вблизи поверхности Земли. Известен флюксметр 1, содержащий заземленный экран, закрепленный на оси вала электродвигателя, две равные по площади измерительные пластины, дифференциальный усилитель. Однако известное устройство имеет ограниченные технические возможности, так как не может быть использовано для измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля удаленного заряда вблизи поверхности Земли. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является электростатический флюксметр 2, содержащий первую и вторую измерительные пластины, заземленный экран, укрепленный на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первыми и вторыми входами первого дифференциального усилителя и сумматора соответственно, выход сумматора через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем, подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а измерительные пластины расположены на разных в соотношении 12 высотах от заземленного экрана. Однако из-за того, что горизонтальная составляющая электрического поля удаленного заряда вблизи заземленных предметов близка к нулю, технические возможности устройства ограничены. Оно не может быть использовано для измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля удаленного заряда вблизи поверхности Земли. Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является измерение горизонтальной составляющей напряженности электрического поля удаленного заряда вблизи поверхности Земли. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую и вторую измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй усилители, сумматор, включены третья измерительная пластина, первый и второй преобразователи сигнала, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осям ОХ и , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координат , первая и вторая измерительные пластины соединены со входами первого и второго усилителей соответственно, третья измерительная пластина соединена с первым и вторым экранами, выходы первого и второго усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно, выходы первого и второго преобразователей сигнала соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход сумматора соединен со входом устройства извлечения квадратного корня, выход которого соединен со входом индикатора. Функциональная схема устройства измерения напряженности электрического поля показана на фигуре. Обозначения на фигуре следующие 1, 2, 3 - первая, вторая и третья измерительные пластины 4, 5 - первый и второй экраны 6, 7 - первый и второй усилители, выполненные, например, на микросхеме К 140 УД 8 8, 9 - первый и второй преобразователи сигнала, выполненные, например, на микросхемах К 140 МА 1 и К 140 УД 1 Б 10 - сумматор выполненный, например, на микросхемах К 140 УД 7 2 38942007.10.30 11 - устройство извлечения квадратного корня, выполненное, например, на микросхемах К 140 УД 7 12 - индикатор, например, стрелочный ОХ и- оси прямоугольной системы координат, параллельной плоскости местного горизонта, расположенной в точке измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля на высотенад поверхностью Земли- горизонтальная составляющая напряженности электрического поля удаленного заряда,- составляющие вектора, направленные по осям ОХ исоответственно. Устройство функционирует следующим образом. Амплитуда сигнала с измерительной пластины 1, расположенной перпендикулярно оси ОХ, прямо пропорциональна составляющей напряженности электрического поля(см. фиг. 1) 12,(1) где- площадь первой и второй измерительных пластин о - диэлектрическая постоянная вакуума- частота вращения первого и второго экранов 2- циклическая частота. Сигнал с измерительной пластины 2, расположенной перпендикулярно оси , прямо пропорционален составляющей напряженности электрического поля у 22.(2) Сигналы с первой 1 и второй 2 измерительных пластин поступают на входы первого 6 и второго 7 усилителей соответственно, а после усиления с выходов первого 6 и второго 7 усилителей сигналы поступают на входы первого 8 и второго 9 преобразователей сигнала соответственно, которые регистрируют квадраты амплитуд сигналов. Напряжения на их выходах соответственно равны 2 где 1, 2 - постоянные величины. С выхода преобразователя 8 сигнал поступает на первый вход сумматора 10, а с выхода преобразователя 9 - на второй вход сумматора 10. На выходе сумматора 10 действует напряжение 2 С выхода сумматора 10 сигнал поступает на вход устройства извлечения квадратного корня 11, на выходе которого действует напряжение 11102 .(6) Это напряжение, прямо пропорциональное горизонтальной составляющей напряженности электрического поля, фиксируется индикатором 12, на вход которого поступает сигнал с выхода устройства извлечения квадратного корня 11. Таким образом, за счет включения в устройство третьей измерительной пластины,первого и второго преобразователей сигнала, устройства извлечения квадратного корня,индикатора осуществляется измерение горизонтальной составляющей напряженности электрического поля, чем достигается расширение технических возможностей устройствапрототипа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3