Датчик вертикального электрического поля атмосферы
Изобретение относится к технике радиоизмерений , в частности к измерению вертикального электрического поля атмосферы у поверхности 3емли и может быть использовано для изучения атмосферных электрических процессов, обнаружения и диагностики естественных и искусственных возмущений вблизи границы воздух - почва . Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. Цель достигается тем, что измерительный электрод смонтирован неподвижно на жесткой несущей конструкции, состоящей из полых изолятора и заземленной проводящей мачты , а механический модулятор содержит подвижный, заостренный на конце, направленном в сторону неподвижного электрода, модулирующий электрод, размещенный внутри замкнутой полости, образованной изолятором и мачтой. 1 ил. (Л С
сОюз сОВе токих
СОЦИИЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я) G 01 R 29/12
ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР..„, 4g
4 .,ДЬ.т4ЬФ я
1 1О Erik
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ()
ЬЭ, ы О
СО
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4463802/21 (22) 20.07.88 (46) 07,02.91. Бюл. N 5 (71) Радиоастрономический институт
АН УССР (72) А.П.Николаенко (53) 621,317.328 (088.8) (56) Ландау Л.Д., Лифшиц Е.M. Электродинамика сплошных сред. М.: ГИТТЛ, 1957, с. 36 — 43.
Авторское свидетельство СССР
N. 672583, кл, G 01 R 29/12.
Авторское свидетельство СССР
M 1285404, кл. G 01 R 29/12, (54) ДАТЧИК ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к технике радиоизмерений, в частности к измерению
Изобретение относится к технике радиоизмерений, а именно к измерению вертикального электрического поля атме феры у поверхности Земли, и может быть использовано для изучения атмосферных электрических процессов, обнаружения и диагностики естественных и искусственных возмущений вблизи границы воздух — почва, связанных с бурями, циклонами, землетрясениями, снежно-ледовыми обвалами, взрывами и т.д.
Цель изобретения — повышение чувствительности датчика вертикального электрического поля и точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в датчике вертикального электрического поля атмосферы измерительный электрод смонтирован неподвижно на жесткой несущей конструкции, состоящей из полых изо„„ЯЯ„„1626208 А1 вертикального электрического поля атмосферы у поверхности Земли и может быть использовано для изучения атмосферных электрических процессов, обнаружения и диагностики естественных и искусственных возмущений вблизи границы воздух — почва. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений. Цель достигается тем, что измерительный электрод смонтирован неподвижно на жесткой несущей конструкции, состоящей иэ полых изолятора и заземленной проводящей мачты, а механический модулятор содержит подвижный. заостренный на конце, направленном в сторону неподвижного электрода. модулирующий электрод, размещенный внутри замкнутой полости, образованной изолятором и мачтой. 1 ил. лятора и заземленной проводящей мачты, а механический модулятор содержит подвижный, заостренный на конце модулирующий электрод, размещенный внутри замкнутой полости, образованной мачтой и изолятором.
На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик.
Датчик вертикального электрического поля атмосферы содержит неподвижный измерительный электрод (ИЭ) 1, жестко закрепленный на полом изоляторе 2, установленном на заземленной полой металлической мачте 3. Мачта и изолятор образуют конструкцию, несущую ИЭ 1, внутри этой полой конструкции размещены подвижный, заостренный на конце заземленный модулирующий электрод (МЭ) 4. выполняющий роль концентратора электри1626208 (3) ческого поля атмосферы в зазоре между ИЭ
1 и острием МЭ 4, электромагнитный вибратор 5, питаемый от генератора 6 возбуждения звуковых частот, Переменное напряжение, являющееся полезным сигналом, возникающим на частоте модуляции, снимается с неподвижного ИЭ 1 с помощью разьема 7, представляющего собой выход устройства, а в дальнейшем поступает на вход, например, селективного НЧ измерителя напряжений, к выходу которого подключен регистрирующий прибор. Все неподвижные части датчика жестко соединены между собой.
Датчик работает следующим образом.
При наличии вертикального электрического поля атмосферы с напряженностью Е разность потенциалов между электродами 1 и 4 составляет
In — — 1
2h
U =Eh 1—
In — — 1
Ь (1)
Иэ этого следует, что несущая конструкция, т.е. мачта 3 и модулирующий электрод 4. описываются вытянутым проводящим эллипсоидом вращения, малая полуось которого равна Ь (радиус мачты), а большая (h — !), Š— измеряемая напряженность поля, h — высота неподвижного измерительного электрода 1 над землей.
1 — ширина зазора между электродами 1 и4 h» IHh» Ь.
Из-за вертикальных колебаний модулирующего электрода 4 ширина зазора изменяется во времени по закону
I (c) = 4+ h,l cos где, (2) где 1о — средняя ширина зазора;
Ь I — амплитуда механических колебаний;
o) — круговая частота.
Тогда на измерительном электроде 1 возникает переменное напряжение
Л! совет .
2h
21 (ln- — — 1)
Если заземленные мачты 3 и ИЭ 4 отсутствуют (нет концентратора поля), а колеблется один из электродов плоского конденсатора, то снимаемое напряжение составляет
Опрот = ЕЛ I сов й) t. (4) Из сопоставления формул (3) и (4) следует, что концентрация измеряемого электрического поля атмосферы в зазоре между ИЭ
1 и заостренным концом ИЭ 4 обеспечивает
5 при прочих равных условиях увеличение снимаемого переменного напряжения с разъема 7, а значит, и чувствительности датчика в К раз
10 2 1о 2п (5) (.In — 1)
При значениях параметров датчика
h =5м,4=15см, Ь=50ммчувствительность возрастает в 8 раэ.
15 Таким образом, наличие концентратора поля в виде заостренного на конце заземленного ИЭ 4 обеспечивает преимущество предлагаемого датчика в чувствительности и точности измерений вертикального элект20 рического поля атмосферы. Благодаря расположению движущихся частей датчика внутри жесткой замкнутой полой конструкции, несущей ИЭ 1, обеспечивается стабильность параметров механических
25 колебаний ИЭ 4, а значит, и коэффициента преобразования исследуемого поля в регистрируемое переменное напряжение. Обеспечивается также работоспособность устройства в любых погодных условиях.
30 Формула изобретения
Датчик вертикального электрического поля атмосферы, состоящий из неподвижного плоского измерительного электрода с установленным на нем разъемом, являющим35 ся выходом датчика, изолятора, несущей конструкции и механического модулятора, представляющего собой вибратор, соединенныи с заземленным подвижным электродом. установленный так, что направление его коле40 баний первендикулярно.к плоскости неподвижного электрода, отличающийся тем, что. с целью повышения чувствительности и точнос и, измерительный электрод смонтирован на несущей конструкции, со45 стоящей из изолятора, укрепленного на проводящей заземленной мачте, причем внутри изолятора и мачты имеется полость. в которой размещен механический модулятор, подвижный электрод которого
50 выполнен в виде стержня, заостренного со стороны, направленной к неподвижному электроду
1626208
Составитель В. Куча
Редактор А, Козориз Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская
Заказ 277 Тираж 408 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород. ул.Гагарина. 101
