Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источников

 

Изобретение обеспечивает повышение помехоустойчивости. Устр-во содержит два цилиндра 4, 9 из проводящих колец, расположенных coocH(g и один внутри другого, проводящий штырь (ПШ), на торце которого уста-; новлена дополнительная пластина 3, измерительная пластина 6 и экранирующая пластина 5, расположенная между дополнительной пластиной 3 и измерительной пластиной 6. ПШ и (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1429057 (50 4 601 R 29/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO.ÄÅËAM ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4047608/24-09 (22) 01.04 ° 86 (46) 07.10.88. Вюл. В 37 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.П.Терещенков и В.П.Кондаков (53) 621.317.328 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1121630, кл. G 01 R 29/12, 1984, Кунин В.Н., Дорожков В.В., Конопасов Н.Г. Методика градуировки измерительных приемников. Владимир, 1982, Деп. ВИНИТИ, У 1157-82, 24.02.82.

10 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ ОТ УДАПЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ (57) Изобретение обеспечивает повышение помехоустойчивости. Устр-во содержит два цилиндра 4, 9 из проводящих колец, расположенных соосно и один внутри другого, проводящий . штырь (ПШ), на торце которого уста- новлена дополнительная пластина 3, измерительная пластина 6 и экранирующая пластина 5, расположенная между дополнительной пластиной 3 и измерительной пластиной 6. ПШ и

1429057

;пластины Э, 5, 6 расположены соосно

1 цилиндрам 4, 9. Устр-во позволяет устранить влияние помехи, связанной с объемным зарядом, переносимым ветром, и т.обр. выделить поле дальних источников. Устр-во устанавливается так, чтобы образующая цилиндров 4, 9

:была перпендикулярна вектору скорости ветра. Вариации суммарного эл. поля индуцируют на поверхности внешнего цилиндра 9 переменный во времени заряд, который фиксируется с помощью усилителя 1, сумматора 13 и регистратора 2. В отсутствии объем,ных зарядов принимаются крайне низ,кочастотные вариации естественного

1 эл.-маги. поля Земли. При появлении объемных зарядов они проникают через

Изобретение относится к измерительной технике и-.может быть использовано для измерения вариаций напряженности электрического поля от удаленных источников.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости.

На чертеже представлена структур.ная электрическая схема устройства для измерения напряженности поля от удаленных источников.

Устройство содержит первый усилитель 1, регистратор 2, проводящий штырь, в торце которого установлена дополнительная пластина 3, цилиндр

4 из проводящих колец, соединенный . с шиной нулевого потенциала, экранирующую пластину 5, измерительную пластину 6, синхронный детектор 7, корпус 8, внешний цилиндр 9 из проводящих колец, изолятор 10, второй усилитель 11 инвертор 12, сумматор

13, опорный генератор 14 и электродвигатель 15.

Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источников работает следующим образом.

Естественное электромагнитное поле Земли создается многими источниками. Их условно можно разделить на дальние (дальние грозы, космическое излучение, вулканы) и местные источцилиндры 9, 4 и индуцируют на поверхности ПШ и пластины 3, заряжая их до определенного потенциала. Между пластинами 3, 6 возникает поле. Плас" тина 5, вращаемая электродвигателем

15, экранирует или экспонирует своими секторными вырезами измерительную пластину 6 от поля, создаваемого пластиной 3. Сигнал, промодулированный эл. полем, пропорциональным полю движущегося заряда, усиливается усилителем 11, детектируется синхрон. ным детектором 7, изменяет фазу на противоположную с помощью инвертора

12 и складывается в сумматоре 13 с сигналом усилителя 1. Результирующий сигнал пропорционален полю дальних источников. 1 ил.

2, ники {ближние грозы, объемные заря1 ды, переносимые ветром, движущиеся объекты, промышленные установки).

Наиболее мощное поле и наиболее трудноустранимое — это поле, связанное с . переносимым ветром объемным зарядом.

Предлагаемое устройство призвано устранить "ветровую помеху", выделить поле дальних источников.

10 Устройство предназначено для рабо. ты в полевых условиях. В этом случае на него воздействует поле, представляющее собой суперпозицию полей от дальних и местных источников (Е

15 Е,+Е ). Оно устанавливается так, чтобы образующая цилиндров была перпендикулярна вектору скорости ветра. направленного вдоль поверхности Земли. Вариации суммарного поля Е инду20 цируют на поверхности внешнего цилиндра 9 переменный во времени заряд, а следовательно, и сигнал О, в цепи., состоящей из первого усилителя 1, сумматора 13 и регистратора 2. В отсутствие объемных зарядов эта цепь работает как приемник крайне низкочастотных вариаций естественного электромагнитного поля Земли. В случае появления объемных зарядов, на30 пример переносимых ветром, эти заряды проникают через внешний цилиндр

9 через цилиндр, соединенный с точ1429057 кой нулевого потенциала 4, попадая, внутрь экранированного объема, индуцируют на поверхности проводящего штыря и жестко скрепленной с ним

5 дополнительной пластины 3 заряды, заряжая его до определенного потенциала Б, величина которого определяется взаимной электроемкостью штыря с дополнительной пластиной 3. Иежду дополнительной 3 и измерительной 6 пластинами возникает поле напряженностью Е = U/d, где d — расстояние между дополнительной и измерительной пластинами. Экранирующая пласти.на 5, как дополнительная и измерительная, имеет секторные вырезы, зеркальные с ними. Поэтому вращаемая электродвигателем 15 она экранирует или экспонирует измерительную пласти- 20 ну от поля, создаваемого дополнительной пластиной. Переменный во времени сигнал поступает на вход усилителя

11, амплитудно-частотная характеристика которого постоянна в области частот вращения экранирующей пластины, усиливается им до необходимого уровня, достаточно для дальнейшей обработки.

Сигнал U с частотой вращения дви- 3р гателя, модулированный медленно меняющимися вариациями электрического, поля, пропорционального полю движущегося заряда, поступает на вход усилителя 11, а затем на вход синхронного детектора 7. Одновременно на вход синхронного детектора поступает синусоидальный сигнал Б опорного генератора 14. С выхода синхронного де-..тектора медленно меняющийся сигнал с 4р учетом знака заряда U поступает на инвертор 12, где фаза сигнала меняется на противоположную, а сам сигнал складывается с сигналом U поступившим с выхода усилителя 1. Сигнал

U, представляет собой аддитивную смесь сигналов, пропорциональных полям Е и Е, а сигнал U1 пропорционален напряженности поля объемных

«Ф зарядов, переносимых ветром E . В сумматоре 13 вычитаются сигналы

U, и Б, а результирующий сигнал, представляющий собой величину, пропорциональную полю дальних источников, записывается в регистраторе 2.

Эффективность устройства оценивается по отношению сигнал — шум, где за сигнал принята величина отклика измерительной системы на поле дальних источников, а за шум — отклик на суммарное поле дальних и ближних источников. В качестве откликов используем стандартные отклонения б, -сигнала и 6 -шума, тогда максимальное отношение сигнала к шу" му равно единице, в любых остальных случаях — 6, /5ц а 1.

Среднее значение 6 за сутки, посчитанное по сотням опытов, сос" тавило 0,5 В/м. Местное поле созда-. ет шум до 100 В/м, следовательно от" з ношение Q,/О = 5 10, а в среднем это отношение колеблется около 10

Использование предлагаемогб устройства пбзволяет увеличить отношение сигнал — шум до О, 1-0,5, т.е. применяя статистические методы абработки, уверенно выделить сигнал. дальних источников.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности поля от удаленных источников, содержащее первый и второй усилители, регистратор, проводящий штырь, в торце которого установлена жестко связанная с ним дополнительная пластина, цилиндр из проводящих колец, соединенных стойками с шиной

I нулевого потенциала, установленный соосно проводящему штырю, измерительную пластину, подключенную через второй усилитель к входу синхронного детектора, экранирующую пластину, установленную на валу электродвигателя соосно с проводящим штырем напротив измерительной пластины, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в устройство введены инвертор, сумматор и внешний цилиндр из проводящих колец, идентичный цилиндру из проводящих колец внутри внешнего цилиндра из проводящих колец на изоляторах соосно с ннм установлен цилиндр из проводящих колец, причем диаметр внешнего цилиндра из проводящих колец больше диаметра цилиндра из проводящих колец на величину не менее двойной ширины колец, при этом вход первого усилителя соединен с внешним цилиндром из проводящих колец, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом инвертора, подключенного к выходу синхронного детектора, а выход сумматора подключен к регистратору.