Устройство измерения напряженности электрического поля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(72) Авторы Воинов Валерий Васильевич Мокринский Владимир Валерьевич Михайловская Людмила Вячеславовна Агибайлов Владимир Алексеевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Военная академия Республики Беларусь(57) Устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую, вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах,связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй преобразователи сигнала, сумматор, устройство извлечения квадратного корня, индикатор,в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осями , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координати соединена с первым и вторым экранами, 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, отличающееся тем, что в него включены первая, вторая, третья и четвертая заземленные экранирующие пластины, первый 85952012.10.30 и второй дифференциальные усилители, причем первые входы первого и второго дифференциальных усилителей соединены с первой и второй измерительными пластинами соответственно, а вторые входы заземлены, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно.(56) 1. А.с. СССР 1129560, МПК 01 29/12, 1984. 2. Патент РБ 3894, МПК 01 29/12, 2007. 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 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 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. Недостатком известного устройства является низкая помехозащищенность, приводящая к снижению чувствительности прибора. Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство измерения напряженности электрического поля 2, содержащее первую,вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй усилители, первый и второй преобразователи сигнала, сумматор, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осями , 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. Однако недостатком этого устройства является низкая помехозащищенность, приводящая к снижению чувствительности устройства. Задачей полезной модели является повышение помехоустойчивости и соответственно чувствительности устройства. Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение чувствительности как минимум в 2,5 раза. Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в устройство измерения напряженности электрического поля, содержащее первую, вторую и третью измерительные пластины, первый и второй экраны, укрепленные на валах, связанных с валом электродвигателя посредством механической передачи, первый и второй преобра 2 85952012.10.30 зователи сигнала, сумматор, устройство извлечения квадратного корня, индикатор, в котором первая и вторая измерительные пластины расположены перпендикулярно осями , а третья измерительная пластина расположена в начале горизонтальной прямоугольной системы координати соединена с первым и вторым экранами, 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, включены первая,вторая, третья и четвертая заземленные экранирующие пластины, первый и второй дифференциальные усилители, причем первые входы первого и второго дифференциальных усилителей соединены с первой и второй измерительными пластинами соответственно, а вторые входы заземлены, выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены со входами первого и второго преобразователей сигнала соответственно. На фиг. 1 приведена схема заявляемого устройства. Обозначения на фиг. 1 следующие 1, 2, 3 - первая, вторая и третья измерительные пластины 4, 5 - первый и второй экраны 6, 7, 8, 9 - первая, вторая, третья и четвертая заземленные экранирующие пластины 10, 11 - первый и второй дифференциальные усилители, выполненные, например, на микросхемах К 140 УД 8 12, 13 - первый и второй преобразователи сигнала, выполненные, например, на микросхемах К 140 МА 1 и К 140 УД 1 Б 14 - сумматор, выполненный, например, на микросхемах К 140 УД 7 15 - устройство извлечения квадратного корня, выполненное, например, на микросхемах К 140 УД 7 16 - индикатор, например, стрелочныйи- оси прямоугольной системы координат, параллельной плоскости местного горизонта, расположенной в точке измерения горизонтальной составляющей напряженности электрического поля на высотенад поверхностью земли. На фиг. 2 показана зависимость отношения чувствительностей заявляемого устройства и устройства-прототипаот отношения характерных размеров з заземленных экранированных пластин 6, 7 к соответствующим размерам измерительных пластин и. Введем обозначения- горизонтальная составляющая напряженности электрического поля удаленного заряда,- составляющие вектора, направленные по осямисоответственно. Устройство функционирует следующим образом. Амплитуда сигнала с измерительной пластины 1, расположенной перпендикулярно , прямо пропорциональна составляющей напряженности электрического поля(1) 120,где- площадь первой и второй измерительных пластин 0 - 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(2) 220. Сигналы с первой 1 и второй 2 измерительных пластин поступают на первые входы первого 10 и второго 11 дифференциальных усилителей соответственно, вторые входы которых заземлены, то есть электрически соединены с экранирующими пластинами 6, 7,3 85952012.10.30 8, 9, расположенными за измерительными пластинами. Такое включение измерительных пластин в измерительную цепь обеспечивает устранение наводок от внешних источников естественного и промышленного шума, и уровень шума на выходе первого 10 и второго 11 дифференциальных усилителей резко снижается. С выходов первого 10 и второго 11 дифференциальных усилителей сигналы поступают соответственно на входы первого 12 и второго 13 преобразователей, которые регистрируют квадраты амплитуд сигналов. Напряжения на их выходах соответственно равны(4) 13402 ,где 1, 2 - постоянные величины. С выхода преобразователя 12 сигнал поступает на первый вход сумматора 14, а с выхода преобразователя 13 - на второй вход сумматора 14. На выходе сумматора 14 действует напряжение(5) 1412132(22)22. С выхода сумматора 14 сигнал поступает на вход устройства извлечения квадратного корня 15, на выходе которого действует напряжение(6) 15142 . Это напряжение, прямо пропорциональное горизонтальной составляющей напряженности электрического поля, фиксируется индикатором 16, на вход которого поступает сигнал с выхода устройства извлечения квадратного корня 15. Из хода графика зависимости отношениячувствительности заявляемого устройства к чувствительности устройства-прототипа от отношения характерных размеров заземленных з и измерительных и пластин (фиг. 2) следует, что при соответствующих значениях отношения з можно добиться возрастания чувствительности в 2,5 и более раз. и Таким образом, за счет включения первой, второй, третьей и четвертой экранированных пластин, первого и второго дифференциального усилителей чувствительность измерительного устройства увеличивается в 2,5 и более раз. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4