Детектор аномально поляризованной области пространства
Владельцы патента RU 2319253:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ростовский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к устройствам подачи сигналов тревоги и может быть использовано в интегрированных системах безопасности. Детектор согласно изобретению содержит многослойный конденсатор, включающий сегнетокерамические элементы, и дифференциальный усилитель. Конденсатор включает чередующиеся слои двух типов. В слое первого типа электроды элементов расположены горизонтально, в слое второго типа - вертикально. Все элементы в слоях первого типа соединены электрически последовательно и подключены к первому входу усилителя. Все элементы в слоях второго типа соединены электрически последовательно и подключены ко второму входу усилителя. Устройство позволяет получать с высоким отношением сигнал/шум информацию о наличии области аномальной поляризации пространства и величине ее поляризованности. 4 ил.
Изобретение относится к устройствам подачи сигналов тревоги и может быть использовано в интегрированных системах безопасности.
Существуют области аномальной поляризации пространства, при высокой степени поляризации проявляющие себя в виде шаровой молнии и самосветящихся образований. Так называемые «слабые» аномальные явления, не обнаруживаемые в видимом диапазоне электромагнитных волн, создают электрические и механические повреждения и сильные помехи в работе радиоэлектронной аппаратуры (Меркулов В.И. Электрогравидинамическая модель НЛО, торнадо и тропического урагана. - Новосибирск: Изд. Инст. Мат., 1998, 69 с.).
Известный твердотельный разрядник (патент РФ №2222842, 2004, бюл. №3), включающий варистор, сегнетоэлектрический конденсатор и пьезоэлектрический механоэлектрический преобразователь, посредством циклической деполяризации препятствует процессу образования сильно поляризованных объектов, типа шаровой молнии.
Однако известное устройство не может быть эффективно применено в качестве детектора слабо поляризованных областей, так как полезный сигнал, снимаемый с сегнетоэлектрического конденсатора, в этом случае слабо различим на фоне помех, физическая природа которых иная, чем электрогравидинамическая.
Заявляемый в качестве изобретения детектор аномально поляризованной области пространства позволяет получать с высоким отношением сигнал/шум информацию о наличии области аномальной поляризации пространства и величине ее поляризованности.
Указанный технический эффект достигается тем, что детектор аномально поляризованной области пространства, включающий конденсатор с диэлектриком из сегнетоэлектрической керамики, содержит дифференциальный усилитель, а конденсатор представляет собой многослойную структуру, содержащую чередующиеся сегнетокерамические слои двух типов, разделенные изолирующими прокладками. Слои состоят из сегнетокерамических призматических элементов, снабженных электродами. В слое первого типа электроды элементов расположены горизонтально, в слое второго типа - вертикально. В слоях обоих типов элементы соединены электрически последовательно. Слои первого типа соединены электрически последовательно и подключены к первому входу дифференциального усилителя. Слои второго типа соединены электрически последовательно и подключены ко второму входу дифференциального усилителя. Выход усилителя подключен к измерительной информационной системе.
Введение в состав устройства чередующихся слоев двух типов, сегнетокерамические элементы которых взаимно перпендикулярно ориентированы в пространстве, и дифференциального усилителя, усиливающего разность двух входных напряжений, позволило устранить воздействие источников электромагнитных помех и выделить полезный сигнал, вызванный электрогравидинамическим воздействием аномально поляризованной области пространства на слои элементов с горизонтальным расположением электродов.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами (фиг.1-4). На фиг.1 изображены проекции общего вида многослойного конденсатора детектора. На фиг.2 представлена схема электрических соединений детектора. На фиг.3 - общий вид экспериментального образца многослойного конденсатора. На фиг.4 представлен общий вид экспериментального образца детектора.
Детектор аномально поляризованной области пространства содержит конденсатор, представляющий собой многослойную структуру, содержащую чередующиеся слои двух типов. Слои первого типа содержат призматические сегнетокерамические элементы 1, снабженные электродами 2, расположенными горизонтально. Слои второго типа содержат призматические сегнетокерамические элементы 3, снабженные электродами 4, расположенными вертикально. Слои разделены изолирующими прокладками 5, изготовленными из политетрафторэтилена. Многослойная структура конденсатора заключена между основанием 6 и пластиной 7, стянутыми винтом 8.
Элементы 1 в слоях первого типа (1.1, 1.2, 1.3, 1.4 на фиг.2) и сами слои соединены последовательно и подключены к первому входу дифференциального усилителя 9. Элементы 3 в слоях второго типа (3.1, 3.2, 3.3, 3.4 на фиг.2) и сами слои аналогично соединены последовательно и подключены ко второму входу дифференциального усилителя 9. Дифференциальный усилитель 9 выполнен по типовой схеме инструментального усилителя на трех операционных усилителях 10 (10.1, 10.2, 10.3 на фиг.2). Выход дифференциального усилителя 9 подключен к измерительной информационной системе 11.
Детектор аномально поляризованной области пространства работает следующим образом. Если поляризованность пространства в месте расположения детектора ниже пороговой чувствительности устройства, на электродах 2 элементов 1 в слоях первого типа и электродах 4 элементов 3 в слоях второго типа присутствуют электрические напряжения, вызванные электромагнитными помехами. При этом суммарные напряжения, приложенные к первому и второму входам дифференциального усилителя 9, одинаковы по величине. Выходное напряжение дифференциального усилителя 9, пропорциональное разности входных напряжений, в этой ситуации равно нулю.
Аномальная электрогравидинамическая поляризация пространства в месте расположения детектора вызывает в сегнетокерамических элементах 1 и 3 связанный поляризационный электрический заряд, пропорциональный плотности материала, из которого изготовлены элементы (Дятлов В.Л. Поляризационная модель неоднородного физического вакуума. - Новосибирск: Изд. Инст. Мат., 1988, с.151). При этом на элементах 1, с горизонтальным расположением электродов 2, возникает электрическое напряжение, пропорциональное поляризованности пространства. На элементах 3, с вертикальным расположением электродов 4, электрогравидинамическая поляризованность пространства не вызывает электрического напряжения, так как электроды 4 элементов 3 параллельны силовым линиям гравитационного поля, и на них не возникает разность потенциалов. Суммарное напряжение на последовательно соединенных элементах 1, пропорциональное аномальной поляризованности пространства, приложено к первому входу дифференциального усилителя 9. Ко второму входу усилителя 9 приложен нулевой сигнал. В результате выходное напряжение усилителя 9, пропорциональное разности входных напряжений, пропорционально аномальной поляризованности пространства.
В данном варианте детектор содержит по два слоя каждого типа, с двумя элементами в каждом слое. Увеличение количества слоев и элементов в слое приводит к повышению чувствительности устройства вследствие последовательного соединения элементов и суммирования элементарных напряжений.
Измерительная информационная система 11 использует информацию, полученную от детектора аномально поляризованной области пространства и от других датчиков неблагоприятных внешних воздействий, при выработке сигналов тревоги в интегрированной системе безопасности.
Детектор аномально поляризованной области пространства, включающий конденсатор с диэлектриком из сегнетоэлектрической керамики, отличающийся тем, что он содержит дифференциальный усилитель, конденсатор представляет собой многослойную структуру, содержащую чередующиеся сегнетокерамические слои двух типов, разделенные изолирующими прокладками, слои состоят из сегнетокерамических призматических элементов, снабженных электродами, в слое первого типа электроды элементов расположены горизонтально, в слое второго типа - вертикально, в слоях обоих типов элементы соединены электрически последовательно, слои первого типа соединены электрически последовательно и подключены к первому входу дифференциального усилителя, слои второго типа соединены электрически последовательно и подключены ко второму входу дифференциального усилителя, выход усилителя подключен к измерительной информационной системе.
