Способ измерения напряженности электростатического поля

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений. Данный способ основан на измерении измерителем 4 наведенных зарядов зонда 3 с чувствительными электродами, попарно и симметрично расположенными по осям системы координат, помещенного в электрическое поле. Особенностью данного способа является то, что перед измерением наведенных зарядов зонда 3 отключается электрическое поле. Затем задается потенциал зонду 3, соединенному с измерителем 4, который помещен в экран 5, подключенный к источнику 7 напряжения. Далее измерителем 4 измеряют наведенные заряды электродов зонда 3, после чего по формуле определяются составляющие вектора напряженности электростатического поля. 1 ил. с (/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (5D 4 G 01 R 29 12 (KPfg!tP!g у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:В» о

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 4152667/24-09 (22) 28.11.86 (46) 15.09.88. Бюл. Р 34 (71) Московский энергетический институт и Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.M.Þðêåâè÷, А.А.Матачюнас, И.С.Козьмина и И.А.Сидоров (53) 621.317.328 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 691785, кл. G 01 R 29/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1286354, кл. G 01 R 29/12, 1985, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повьппение точности измерений. Данный способ основан на измерении измерителем 4 наведенных зарядов зонда 3 с чувствительными электродами, попарно и симметрично расположенными по осям системы координат, помещенного в электрическое поле. Особенностью данного способа является то, что перед измерением наведенных зарядов зонда

3 отключается электрическое поле, Затем задается потенциал зонду 3, соединенному с измерителем 4, который помещен в экран 5, подключенный к источнику 7 напряжения. Далее измерителем 4 измеряют наведенные заряды электродов зонда 3, после чего по формуле определяются составляющие вектора напряженности электростатического поля, 1 ил.

1423968 (3) Е = К(,, - q;,), Ф

Е = К (();, — (1; ),. (К О (2) С(— C j 3

С (5) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольЗовано для измерения напряженности электростатического поля.

Цель изобретения - повышение точ5

Ности измерений.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реаизующего способ измерения напряжености электростатического поля.

На чертеже обозначены верхняя 1 и ижняя 2 обкладки конденсатора, поле оторого изменяется, зонд 3, измериель 4 зарядов, экран 5, источники 6

7 напряжения. Зонд 3 соединен с изерителем 4 зарядов, помещенным в кран 5. Обкладки 1 и 2 конденсатора

iодключены к источнику 6 напряжения, нижняя обкладка 2 конденсатора и кран 5 подключены к источнику 7 наряжения. Общая точка измерителя 4 зарядов соединена с экраном 5. Двухкоординатный зонд 3 представляет со,ой металлизированный диэлектричес- 25 к ий шарик, поверхность которого при омощи гравировки разделена на четыре динаковых электрода — четверти сфер ы. Измеритель 4 зарядов электродов должен обеспечивать режим короткого замыкания электродов зонда 3 йа экран 5 измерителя 4, т.е. должно обеспечиваться равенство потенциалов всех электродов зонда и экрана измерителя, Способ измерения напряженности электростатического поля реализуется следующим образом, На двух электродах i и 1 (см. чертеж) под действием поля Р, в соответствии с принципом электростатической индукции должны образоваться равные

)1о величине и разные по знаку заряды, если эти электроды соединены (закорочены). В соответствии с теоремой Гаусса заряд электрода 45

При малых размерах зонда во многНх случаях можно принебречь погрешностью усреднения по площади в (1) и считать гце К, — коэффициент пропорциональности (Б = К.q, me К}т(,— коэйфицнент преобразования зонда).

Если зонд с двумя электродами i

i изолирован от других объектов (от блока обработки сигнала), то информацию о напряженности можно было бы получить по заряду электрода К = К q, или где К вЂ” коэффициент калибровки системы двух электродов, аq„, + q„— О.

Для изолированного зонда каждый заряд, например q <, определяется соотношением (1) или (2). Однако при соединении зонда с другими элементами (с измерителем 4) на зонде появляется заряд q О, который определяется между электродами зонда пропорционально их собственным частичным емкостям, так что заряд электрода оказывается где j — номер электрода (i, i );

q, — заряд электрода; — заряд электрода изолированного зонда, определяемый из (1) или (2);

С" — собственная частичная ем"

)) кость электрода;

С = "- собственная емкость зонда, () —.Ц

При обработке сигналов электродов величину напряженности по-прежнему определяем через разность зарядов;

Для этого электроды закорочены (замкнуты на общую точку) в измерителе и через интеграторы, позволяющие по току электрода узнать его заряд. Разность этих зарядов (о

E в С1 - С содержит слагаемые ошибки, поскольку истинное значение определяется раэ»

E ностью q1, - q,« ; поэтому точное значение напряженности поля определяется формулой

К=К(q,, — q ) =К((q;, — q;,)—

3 1423968

В правой части формулы (5) стоят равномерном поле. При этом расстоявеличины, которые можно измерить: ние от зонда до пластин источника а) q;, и q;, а также q

1 поля, как показывают экспериментальизмеряются непосредственно в рабочем ные данные должно быть не менее 5R

Э В режиме измерения (отсчет по показани- где R — радиус зонда.

Формула изобретения! 1

Ч!! Чо

С1г

С0

Чо! где Ч, 20 — суммарный заряд зонда в этом режиме.

Отсюда получаем! ч it ч!2.

Чо

Il I! tf — Ч<, — Ч г — (Ч!!

Окончательное соотношение для определения напряженности получаем из (5) и (6), обозначив основной режим измерения двумя штрихами:

Ч!г )

30 где i! 1 !! Чiq Ч !г

Ч Ч

Ч 1 е =K I(q, !

Ч, !Ч!г !

35 (7) И !!

1!! Ч!2

Составитель П.Савельев

Редактор M.Öèòêèíà,Техред И.Дидык Корректор Л.Патай т

Заказ 4685/49

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ям приборов)

%1 2. б) коэффициент — — — — — вычисСо ляется (это может быть сделано аппаратурно) с помощью измерений в режиме калибровки.

В режиме калибровки измеряемое поле отключено, а. зонду задается принудительно потенциал от внешнего источника. При этом на электродах зонда 15 имеем заряды где Е; — составляющая напряженности, соответствующая паре электродов

Коэффициент преобразования зонда

К определяется при его калибровке в

Способ измерения напряженности электростатического поля, основанный на измерении наведенных зарядов зонда с чувствительными электродами, попарно и симметрично расположенными по осям системы координат, помещенного в электрическое поле, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, перед измерением наведенных зарядов зонда отключают электрическое поле, задают потенциал зонду, измеряют наведенные заряды электродов зонда и определяют составляющие вектора напряженности по формуле координаты х, у или в в декартовой системе координат; заряды пары электродов зонда, расположенной на оси

i-й координаты при отключенном источнике электрического поля; заряды тех же электродов при включенном источнике электрического поля; коэффициент преобразования.