Электростатический флюксметр

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Иващенко Инга Анатольевна Мицкевич Дмитрий Михайлович(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Электростатический флюксметр, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя,вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом интегратора, выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом индикатора, отличающийся тем, что в него включены первая и вторая заземленные пластины, расположенные параллельно измерительным пластинам, а экраны выполнены в виде двух электрически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин. Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям напряженности электрического поля, и может быть использована для измерения слабонеоднородных электрических полей зарядов летательных аппаратов. Известен электростатический флюксметр 1, 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 первым и вторым входами первого дифференциального усилителя и первым и вторым входами сумматора, выход которого через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем,подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, а измерительные пластины расположены на разных, в соотношении 12, высотах от заземленного экрана. Однако недостатком известного электростатического флюксметра является низкая чувствительность к слабонеоднородным электрическим полям. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является электростатический флюксметр 2, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя,первый и второй дифференциальные усилители, усилитель, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом интегратора,выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом индикатора. Однако недостатком известного электростатического флюксметра является низкая чувствительность из-за шума подвижного контакта заземления вала электродвигателя. Задачей полезной модели является повышение чувствительности электростатического флюксметра к слабонеоднородным электрическим полям. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение чувствительности как минимум в полтора раза. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в электростатический флюксметр, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первый и второй дифференциальные усилители, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого дифференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой усилитель,двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффициентом 2 70352011.02.28 усиления соединен со входом интегратора, выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со входом индикатора, включены первая и вторая заземленные пластины, расположенные параллельно измерительным пластинам, а экраны выполнены в виде двух электрически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин. Функциональная схема электростатического флюксметра показана на фигуре. Обозначения на фигуре следующие 1, 2 - измерительные пластины 3, 4 - экраны, выполненные в виде двух параллельных электрически соединенных пластин, укрепленных на заземленном валу электродвигателя и проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин 5, 6 - заземленные пластины 7 - скользящий контакт вала электродвигателя 8 - усилитель, выполненный, например, на микросхеме К 140 УД 8 9, 10 - первый и второй дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхеме К 140 УД 7 11, 12 - первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, выполненные, например, на микросхеме К 140 УД 8 13 - полосовой усилитель, выполненный, например, на транзисторе КП 350 А 14 - двухполупериодный выпрямитель, выполненный, например, на полупроводниковых диодах 15 - индикатор, например стрелочный 16 - интегратор, выполненный, например, на микросхеме К 544 УД 1 и транзисторах КТ 815 А и КТ 814 А 17 - регулируемый источник тока- расстояние между измерительными пластинами. Флюксметр функционирует следующим образом. Сигналы с первой 1 и второй 2 измерительных пластин соответственно через усилитель 8 и первый усилитель с регулируемым коэффициентом 11 поступают на первый и второй входы первого дифференциального усилителя 9. Регулировкой коэффициента усиления усилителя 11 добиваются минимума показаний индикатора 15 при действии на обе пластины одинакового электрического поля с опорным значением напряженности 0, устанавливая тем самым равенство коэффициентов усиления усилителей 8 и 11. При измерении неоднородного электрического поля на выходе первого дифференциального усилителя 9 появляется сигнал, прямо пропорциональный изменению напряженности электрического поля на расстоянииразнесения измерительных пластин 1 и 2. Если неоднородное электрическое поле создается точечным зарядом, то на выходе первого дифференциального усилителя 9 действует напряжение, пропорциональное напряженности электрического поля точечного заряда. Это напряжение поступает на вход полосового усилителя 13, который существенно усиливает только сигнал с частотой экранирования, чем снижается уровень помех, спектр которых лежит за пределами полосы пропускания полосового усилителя 13. С выхода полосового усилителя 13 сигнал поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 14 и становится однополярным. Выход двухполупериодного выпрямителя 14 соединен со входом второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления 12, выход которого соединен со входом интегратора 16. Регулировкой коэффициента усиления усилителя 12 обеспечивают нормальную работу интегратора 16 и расширяют диапазон измеряемого сигнала. С выхода интегратора 16 сигнал поступает на первый вход второго дифференциального усилителя 10, на второй вход которого поступает опорное напряжение с регулируемого источника тока 17. Выход второго дифференциального усилителя 10 соединен со входом индикатора 15. Изменени 3 70352011.02.28 ем напряжения на втором входе дифференциального усилителя 10 за счет его регулировки от регулируемого источника тока 17 добиваются нулевых показаний индикатора 15 при отсутствии сигнала. Это означает, что напряжение на втором входе второго дифференциального усилителя 10 равно математическому ожиданию шума. Основной вклад в шум прибора вносит шум скользящего контакта 7 заземления вала электродвигателя. Для устранения этого шума измерение электрического поля проводят над заземленными пластинами 5 и 6, параллельными пластинам 1 и 2 соответственно. При этом экраны выполняют в виде двух параллельных электрически соединенных пластин 3 и 4, охватывающих измерительные пластины при их вращении на валу электродвигателя. За счет устранения контактного шума собственный шум прибора уменьшается практически в два раза. Отсюда и следует повышение чувствительности прибора как минимум в полтора раза. Таким образом, за счет включения первой и второй заземленных пластин, расположенных параллельно измерительным пластинам, и выполнения экранов в виде двух электрически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин, чувствительность флюксметра повышается как минимум в полтора раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4