Цифровое устройство для измерения напряженности электрического поля

 

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИ ЕСКОГО ПОЛЯ, содержащее зонд и экран, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия , в него введены злектрод, двухпороговый компаратор напряжения, первый, второй и третий ключи, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь , управляемый повторитель-инвертор и тактовый генератор, причем зонд подключен к компаратору напряжения, который помещен в экран. экран заземлен, выход компаратора напряжения соединен с входом первого ключа и с первым входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, первый и второй выходы третьего ключа соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика , выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя и являются первым выходом устройства , выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом управляемого повторителя-инвертора (/) и является вторым выходом устройстС ва, выход управляемого повторителяинвертора соединен с электродом, первый выход первого ключа является третьим выходом устройства, а второй выход первого ключа соединен с вторым входом управляемого повторителя-инвертора и с вторым входом второго ключа.

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИН (sl)4 G 01 R 29/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГООудАРственный КОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3560165/24-21 (22) 24.12.82 (46) 15.08.85. Бюл. 9 30 (72) Н.И.Цагарели (71)- Специальное конструкторское бюро научного приборостроения с опытным производством АН ГССР (53) 621 .317 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 718809, кл. G 01 R 29/12, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 691785, кл. G 01 R 29/12. 1978. (54)(57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащее зонд и экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него введены электрод, двухпороговый компаратор напряжения, первый, второй и.третий ключи, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, управляемый повтори— тель-инвертор и тактовый генератор, причем зонд подключен к компаратору напряжения, который помещен в экран, „„SU„, 1173352 А экран заземлен, выход компаратора напряжения соединен с входом первого ключа и с первым входом второго ключа, выход которого соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора, первый и второй выходы третьего ключа соединены соответственно с суммирующим и вычи— тающим входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с вхо— дами цифроаналогового преобразователя и являются первым выходом устройства, выход цифроаналогового преобразователя соединен с первым входом управляемого повторителя-инвертора и является вторым выходом устройства, выход управляемого повторителя— инвертора соединен с электродом, первый выход первого ключа является третьим выходом устройства, а второй выход первого ключа соединен с вторым входом управляемого повтори— теля-инвертора и с вторым входом второго ключа.

1173352

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряжен,ности электрического поля.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности и быстродействия.

На фиг.! представлена блок-схема цифрового измерителя напряженности электрического поля; на фиг..2 — конструктивная схема устройства. 10

Устройство содержит зонд 1, соединенный с входом двухпорогового компаратора напряжения 2, помещенного в заземленный экран 3, выход компаратора напряжения 2 соединен с вхо-15 дом первого ключа 4 и с первым входом второго ключа 5, выход которого соединен с первым входом третьего ключа 6, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 7,10 первый и второй выходы ключа 6 соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 8, выходы которого соединены соответственно с входами цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9 и с выходными шинами 10(1) — 10(n), выход ЦАП 9 соединен с первым входом управляемого повторителя-инвертора 11 и выходной шиной 12, выход повтори- З0 теля-инвертора 11 соединен с электродом 13, первый выход ключа 4 соединен с выходной шиной 14, а второй вы— ход ключа 4 соединен с вторым вхо— дом управляемого повторителя †инв- З5 тора 11 и с вторым входом ключа 5.

Конструктивно зонд 1 выполнен из металлической пластины, а места стыка с корпусом устройства 15 герметизированы для защиты устройства от 40 внешних метеорологических воздействий.

Электрод 13 в виде тонкой металлической сетки окружен заземленным экраном 16 для исключения воздействия 45 поля электрода 13 на элементы управления устройством, размещенные в корпусе 15.

Устройство работает следующим образом. 50

В начальный момент времени напряжение на выходе двухпорогового компа— ратора напряжения 2 равно нулю, ключи 4, 5 и 6 закрыты, счетчик 8 находится в нулевом состоянии, напряже- 55 ния на выходе ЦАП 9 и на электроде 13 равны нулю. При Е Ф 0 потенциал зонда 1 устанавливается равным I = Е d, где d — расстояние между электродом

13 и зондом 1, выходное напряжение компаратора напряжения 2, отличное от нуля, через ключ 4 устанавливает повторитель-инвертор ll в режим инвертирования или неинвертнрования напряжения, поступающего с ЦАП 9, со- ответственно знаку исследуемого поля. Ключ 4 через ключ 5 управляет ключом 6, который устанавливает режим работы реверсивного счетчика 8.

Счетчик устанавливается в режим суммирования импульсов. тактового генератора 7..Код числа, поступающий с выходов счетчика 8, преобразуется

ЦАП 9 в напряжение, котброе через управляемый повторитель-инвертор 11 поступает на электрод 13. Напряжение на электроде изменяется до тех пор, пока поле электрода не скомпенсирует исследуемое поле, т.е. пока на зонде не установится нулевой потенциал (с точностью до младшего разряда счетчика 8), При уменьшении (по абсолютной величине) напряженности измеряемого поля знак потенциала зонда 1 изменится на противоположный, выходное напряжение компаратора напряжения 2 посредством ключа 5 и ключа 6 переключит счетчик 8 в режим вычитания импульсов тактового генератора 7.

Выходное напряжение ЦАП 9 будет уменьшаться до тех пор, пока не наступит равновесие, т.е. потенциал зонда 1 не станет равным нулю (с точностью до младшего разряда счетчика 8 1, а электрода 13 будет изменяться в малых пределах вблизи значения напряженности исследуемого поля, На выходных шинах 10(1)

10(n) установится двоичный код числа, а на шине 12 установится напряжение, пропорциональное величине напряженности компенсирующего (исследуемого) поля. На выходной шине 14 устанавливается сигнал, отражающий знак исследуемого поля.

Быстродействие устройства определяется емкостью, образованной электродом 13 с зондом 1 и с землей, входным сопротивлением измерителя напряжения 2 и выходным сопротивлением управляемого повторителя-инвертора 11. Емкости могут быть получены достаточно малыми при выполнении электрода в виде тонкой металлической сетки.

1173352

Составитель С.Рыбин

Редактор А.Гулько Техред С.Мигунова. Корректор M.Ïîéü

Заказ 5047/45 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4