Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве



Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве
Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве
Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве
Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве
Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве

Владельцы патента RU 2618962:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к космической технике. Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве выполнен в форме куба, все грани которого являются составными детекторами, состоящими из внешних и внутренних чувствительных элементов, внешние чувствительные элементы изготовлены из тонкой пленки, на которую нанесено множество ячеек с токопроводящими дорожками, а внутренние чувствительные элементы - из объемно поляризованной пленки PVDF. Корпус датчика выполнен в виде каркаса из нанокомпозиционного материала, на одной из плоскостей установлено крепление для связи с космическим аппаратом посредством выносной штанги с проходящими по ней гибкими информационными шлейфами. На каркас установлены рамки с составными детекторами. Техническим результатом заявленного изобретения является возможность комплексной пространственной регистрации метеороидных и техногенных частиц, определения их параметров. 5 ил.

 

Изобретение относится к космической технике. Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве может быть использован для решения научных и прикладных задач, а именно для определения временного и пространственного распределения в потоках метеороидных и техногенных частиц, а также измерения их параметров.

Метеороидные и техногенные частицы, воздействующие на космический аппарат (КА), представляют большую опасность как для систем, так и для самого КА. По определению Международного Астрономического Союза, метеороид - это твердый объект, движущийся в межпланетном пространстве, размером значительно меньше астероида, но значительно больше атома. Техногенное вещество (частицы) - совокупность каталогизированных и некаталогизированных космических объектов техногенного происхождения, находящихся в околоземном пространстве [1].

Известен счетчик и масс-анализатор космических частиц «Дусма», который успешно использовался на советских космических аппаратах «Вега-1» и «Вега-2» [2]. Конструктивно прибор состоял из двух блоков: «Дусма-Д» - детектор космических частиц и «Дусма-Э» - блок электроники. Прибор «Дусма» мог регистрировать число соударений частиц с чувствительным элементом детектора - объемно поляризованной поливинилиденфторидной (PVDF) пленкой - и определения массы этих частиц с последующим пересчетом в кривую распределения массы частиц в зависимости от их размера. Чувствительный элемент был заключен в цилиндрический кососрезанный тубус, который ориентировался примерно нормально к направлению траектории пылевых частиц - прибор проектировался для исследования кометы Галлея.

При соударении пылевой частицы с чувствительным элементом на его электродах возникал короткий импульс тока, который обрабатывался блоком «Дусма-Э» и затем передавался на Землю.

Прибор «Дусма» успешно испытан в натурном космическом эксперименте, однако он имеет ряд недостатков:

1. Ограниченное число измеряемых параметров - число соударяемых частиц и их массы.

2. Направленность детектора к траектории движения пылевых частиц - прибор позволяет регистрировать только локальный поток частиц.

3. При попадании частицы в стенку тубуса может происходить дробление частицы на осколки, которые будут зарегистрированы чувствительным элементом и, как следствие, искажение научного результата.

Известен датчик для регистрации метеороидных и техногенных частиц, воздействующих на КА, конструктивно состоящий из нескольких слоев [3]. Датчик содержит две электропроводящие обкладки с диэлектрической прокладкой между ними, а также электроизоляционный теплозащитный экран и эластичный экран-бампер со стороны воздействия регистрируемых частиц. При столкновении частицы с чувствительным элементом датчика возникает электрический импульс, регистрируемый блоком электроники. Датчик относительно прост и технологичен, регистрирует в существенно большем по сравнению с прибором «Дусма» диапазоне направлений встречи потоков космических частиц, однако указанный диапазон является недостаточно широким. К недостаткам датчика можно также отнести малую информативность получаемых данных.

Наиболее близким аналогом к заявляемому датчику для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц, выбранным в качестве прототипа, является датчик для регистрации и замера параметров метеороидных и техногенных частиц, межзвездной и межпланетной пыли, воздействующих на КА [4].

Датчик-прототип состоит из двух полусферических многослойных PVDF-аэрогельных детекторов, каждый из которых содержит тонкие гибкие обкладки из поляризованного материала с гибкими электродами, калиброванную аэрогельную прокладку, расположенную между обкладками, внешний теплоизоляционный аэрогельный экран-демпфер, внутреннюю аэрогельную подложку, соприкасающуюся одной своей поверхностью с тонкой гибкой обкладкой, а другой - с полусферической оболочкой датчика. Корпус датчика выполнен из нанокомпозитного материала. В полусферических оболочках установлены закладные L-образные фланцы с гнездами для крепления в них плоских кронштейнов с зажимами. В нижней полусферической оболочке закреплен полый переходник, предназначенный для подвода проводов от электродов детектора к электронному блоку и установки датчика на КА.

Работа датчика-прототипа осуществляется следующим образом: при подлете частица преодолевает внешний теплоизоляционный аэрогельный экран и соударяется с первой пьезоактивной обкладкой - пленкой PVDF, которая генерирует первый электрический сигнал в виде импульса, амплитуда и время которого фиксируется в соответствующем канале блока электроники. Далее частица проходит калиброванную аэрогельную прокладку, играющую роль мерной базы, пробивает вторую пьезоактивную обкладку - пленку PVDF, которая генерирует второй электрический сигнал в виде импульса, амплитуда и время которого также фиксируется в соответствующем канале блока электроники.

Датчик-прототип позволяет экспериментально и экспериментально-расчетным методом определять и/или оценивать следующие параметры метеороидно-техногенных частиц и космической пыли:

1. Счетное число зарегистрированных частиц.

2. Плотность потока частиц.

3. Среднюю скорость частицы.

4. Количество движения частицы.

5. Массу частицы.

6. Объем частицы.

7. Коэффициент лобового сопротивления частицы.

Недостатки датчика-прототипа:

1. Датчик-прототип не способен определять вектор скорости B1, В2 и В3 регистрируемых частиц (фиг. 1). Поэтому рассуждения о калиброванной мерной базе L, при определении средней скорости частицы, имеют место быть лишь при прохождении соответствующего слоя С частицей по нормали, то есть когда вектор скорости частицы направлен на центр сферы датчика. Абсолютное же большинство регистрируемых частиц имеют вектор скорости, отличный от нормали, и мерная база L далеко не всегда совпадает с фактическими пробегами частиц L1, L2, L3 и т.д.

2. В результате определяемое значение средней скорости частицы может существенно (а иногда в разы) отличаться от истинного значения. Аналогичная ситуация представляется при определении других параметров частицы с участием в расчетных зависимостях значения средней скорости.

3. Недостаточная информативность, так как датчик-прототип не может определять направления движения частиц. Кроме того, из семи заявляемых авторами датчика-прототипа параметров лишь пункты 1, 2 и 4 можно отнести к категории определяемых, остальные же, из-за неточности нахождения средней скорости частицы, следует отнести к категории оцениваемых и то с определенной долей вероятности.

Техническими задачами, решаемыми предлагаемым изобретением, являются:

- определение направления движения регистрируемой частицы (вектора скорости);

- повышение точности измерения ее средней скорости;

- повышение информативности.

Решение технических задач достигается тем, что предлагаемый датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве выполнен в форме куба, все грани которого являются составными детекторами, состоящими из внешних и внутренних чувствительных элементов, внешние чувствительные элементы изготовлены из тонкой пленки, на которую нанесено множество ячеек с токопроводящими дорожками, а внутренние чувствительные элементы - из объемно поляризованной пленки PVDF, дающие высокую информативность регистрируемых параметров и обеспечивающие их комплексную оценку. Кроме того, мерная пролетная база определяется индивидуально для каждой частицы расстоянием между среагировавшими ячейками на разных гранях датчика и в разы больше, чем у прототипа, что позволяет с высокой точностью определить направление движения регистрируемой частицы (вектор скорости), а также значительно повысить точность измерения ее средней скорости и всех последующих расчетов, увеличив тем самым число и достоверность получаемых параметров - информативность.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:

Фиг. 2 - общий вид датчика в разрезе.

Фиг. 3 - схема регистрации факта воздействия частицы на ячейку.

Фиг. 4 - структурная схема блока электроники для регистрации метеороидных и техногенных частиц.

Фиг. 5 - функциональная схема контроллера.

Корпус 1 датчика выполнен в виде каркаса из нанокомпозиционного материала, может иметь раскладывающуюся конструкцию, на одной из плоскостей установлено крепление 2 для связи с КА посредством выносной штанги 3 с проходящими по ней гибкими информационными шлейфами 4 (фиг. 2). На каркас установлены унифицированные рамки с составным детектором 5, которые при необходимости могут заменяться на аналогичные. Внешний и внутренний чувствительные элементы (ЧЭ) детектора с помощью разъемов соединены с гибкими информационными шлейфами, передающими информацию к блоку электроники. Выполнение датчика в форме куба, все плоскости которого являются детекторами, позволяет исследовать широкий диапазон регистрируемых направлений встречи потоков космических частиц 6 с КА.

Рассмотрим составной детектор, состоящий из внешнего и внутреннего ЧЭ.

Внешний ЧЭ представляет собой пленку, выполненную по технологии изготовления многослойных гибких печатных плат. Первой слой содержит множество ячеек с узкими токопроводящими дорожками 7 шириной d и промежутками между дорожками 8 шириной h (фиг. 3). На других двух слоях выполнены более широкие токопроводящие дорожки, выполняющие роль разводки и объединяющие множество ячеек в одну информационную группу (ряды и колонки) - так называемую матрицу.

Отечественная промышленность применяет фольгированную медью полиимидную пленку для производства гибких печатных плат (ООО «Невская электронная компания», Новосибирский завод печатных плат «Электроконнект», производственный альянс «Контракт электроника» и др.).

Приведем отдельные характеристики выпускаемой продукции:

- количество слоев - до 64;

- толщина платы - от 0,1 мм;

- минимальная ширина проводника и зазора - от 0.05 мм;

- толщина медной фольги - от 0,012 мм;

- диапазон рабочих температур - от минус 200°С до 300°С.

Условия гарантированной регистрации факта воздействия частицы 6 размером D на ячейку (при работе токопроводящей дорожки «на разрыв») будет D=2d+h (фиг. 3). Таким образом, внешний чувствительный элемент способен регистрировать частицы размером от 0,05 мм, а гарантированно - от 0,15 мм.

Внутренний ЧЭ детектора представляет собой тонкую эластичную поляризованную пленку PVDF толщиной, например, 30 мкм. Производство пленки PVDF в настоящее время освоено в Российской Федерации, этот перспективный материал неоднократно применялся при проведении исследований на орбитальной станции «МИР» и других космических аппаратах. Внутренний ЧЭ, кроме того, способен регистрировать частицы и меньших размеров, чем внешний ЧЭ.

На фиг. 4, где изображена структурная схема бортовой системы регистрации метеороидных и техногенных частиц, использованы следующие обозначения: 9 - датчики внешнего ЧЭ детектора (ячейки с токопроводящими дорожками); 10 - датчики внутреннего ЧЭ детектора (пьезоактивные пленки PVDF); 11 и 12 - наборы интерфейсов для сопряжения с датчиками; 13 - оперативное запоминающее устройство; 14 - постоянное программируемое запоминающее устройство; 15 - контроллер; 16 - устройство сопряжения с командной линией КА; 17 - блок обработки сигнала; 18 - устройство формирования группового телеметрического сигнала; 19 - блок электроники.

Работа предлагаемого датчика осуществляется следующим образом. При попадании КА в поток метеороидных и/или техногенных частиц происходит их высокоскоростное соударение с детекторами 5 датчика. Частица 6 последовательно пробивает внешний и внутренний ЧЭ одной грани датчика, затем - внутренний и внешний ЧЭ другой грани. При этом аппаратура регистрирует четыре сигнала, привязанных к системе бортового времени КА. По сигналам с внешних ЧЭ блок обработки сигнала 17 с помощью контроллера 15 выявляет координаты сработавших ячеек, определяет вектор скорости и пролетное расстояние частицы L, а имея информацию по разнице во времени зарегистрированных сигналов Δt, рассчитывает среднюю скорость частицы (ws)cp=L/Δt.

Сигналы с внутренних ЧЭ поступают в виде импульсов Is, пропорциональных количеству движения частицы Ps, т.е. Is ~ Ps. Данный принцип был использован американцами в 2000 году на военном спутнике «Argos» в детекторе космических частиц «Spadus». Тогда (Is)cp ~ (Ps)cp=ms*(ws)cp. Таким образом, блок обработки сигнала 17 определяет массу частицы ms=(Ps)cp/(ws)cp. Полученная информация поступает в устройство формирования группового телеметрического сигнала и передается на Землю.

Отдельно следует рассмотреть работу контроллера 15, входящего в состав блока электроники 19. Основу контроллера составляет универсальный микропроцессор 20 (фиг. 5). В режиме функционирования регистрирующей аппаратуры микропроцессор 20 последовательно опрашивает каналы 1..N, соответствующие группе из N ячеек 21, выбранной посредством мультиплексора 22 из K линий. В нормальном режиме функционирования на входы каналов микропроцессора подается напряжение, соответствующее логической единице. При срабатывании ячейки на вход n-го канала k-й линии микропроцессора подается напряжение, соответствующее логическому нулю. Одновременно опрашивается система бортового времени космического аппарата Z для временной привязки события. Получаемые данные Q передаются в блок обработки сигнала 17. Такая схема опроса состояния ячеек выбрана, прежде всего, для сокращения числа информационных каналов.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает всего несколько типов микропроцессоров и элементов запоминающих устройств, которые удовлетворяют требованиям к элементной базе, прежде всего, требованиям повышенной радиационной стойкости. Например, многоядерный сигнальный микропроцессор 1892ВМ8Я (MC-24R), однократно программируемое ПЗУ на основе элемента "antifuse" (32К×8) 1645РТ2У и статическое ОЗУ 4 Мбит, (512К×8) 1657РУ1У.

Согласно вышеизложенному с помощью заявляемого датчика экспериментально и экспериментально-расчетным методом возможно определять и/или оценивать следующие параметры метеороидных и техногенных частиц:

1. Счетное число частиц, столкнувшихся с датчиком, с привязкой к параметрам орбиты космического аппарата и его бортовому времени.

2. Плотность потока частиц.

3. Направление движения регистрируемых в потоке частиц (вектор скорости).

4. Среднюю скорость частицы (ws)cp=L/Δt.

5. Количество движения (импульс) частицы Ps.

6. Массу частицы ms=(Ps)cp/(ws)cp.

7. Объем частицы Vs=ms/ρ, где ρ - средняя плотность частицы, о ней можно судить по [1], где для небольших (до 5 мм) каталогизированных космических объектов приводится значение ρ=2,5…2,7 г/см3.

8. Площадь миделя частицы оценивается исходя из определенного объема частицы Vs и инженерных соображений. Кроме того, оценить размер частицы можно по тому факту, что зарегистрировали ее оба чувствительных элемента детектора или только внутренний. При этом следует учесть, что внешний чувствительный элемент способен регистрировать частицы размером от 0,05…0,15 мм и выше.

Необходимо указать, что датчик должен пройти предварительную экспериментальную отработку на баллистическом стенде на предмет воздействия высокоскоростных частиц с построением градуировочных зависимостей. Для охвата полного диапазона пространственной регистрации частиц целесообразно размещение двух датчиков с разных сторон КА. В заявляемом датчике герметичность его внутреннего объема по отношению к внешней среде – космосу - не требуется. Напротив, пролет мерной базы частицей в естественных для нее условиях способствует повышению точности измерений.

В процессе практической отработки элементов датчика авторами в лабораторных условиях с помощью фоторезиста были изготовлены гибкие печатные платы из фольгированного лавсана [5], которые затем успешно испытаны на баллистическом стенде [6] при скорости метаемого шарика 2400 м/с и диаметре 1 мм. Толщина слоя лавсана в нашем случае составляла 0,125 мм, медной фольги - 0.035 мм, ширина дорожки - 0,5 мм, промежутка между дорожками - 0,25 мм.

При разработке датчика авторы стремились к простоте и надежности конструкции, технологичности изготовления и эксплуатации, вплоть до возможности менять рамки с чувствительными элементами. Учтены условия эксплуатации прибора в условиях вакуума, радиационного воздействия на материалы и элементную базу блока электроники, продумана возможность снижения масса-габаритных характеристик прибора.

В заключение еще раз отметим, что конструкция предлагаемого датчика направлена на достижение технического результата, заключающегося в комплексной пространственной регистрации метеороидных и техногенных частиц в космических потоках и измерении их параметров.

Источники информации

1. Национальный стандарт Российской Федерации. Космическая среда (естественная и искусственная). ГОСТ Р 25645.167-2005// М.: Стандартинформ, 2005, с. 41.

2. Описание и научные задачи Международного проекта Венера - Галлей (1984-1986)/ Отв. за подготовку издания В.М. Балебанов, Г.А. Скуридин, Э.В. Воронцова// Международный научно-технический комитет по проекту Венера - Галлей, 1984, с. 260.

3. Тулин Д.В., Клишин А.Ф., Иванов Н.Н., Ященко Б.Ю. Датчик для регистрации метеороидных и техногенных частиц, воздействующих на космический аппарат// Патент на полезную модель №95314, B64G1/68, 2010, БИ №18.

4. Иванов Н.Н., Иванов А.Н. Датчик для регистрации и замера параметров метеороидных и техногенных частиц, межзвездной и межпланетной пыли, воздействующих на космический аппарат// Патент РФ №2457986 с приоритетом от 12.04.2011, БИ №22.

5. Гончаров П.С., Денисов A.M., Загорный С.В., Светлорусов М.А., Суворов Р.В., Тимофеев Н.М. Задача измерения скорости ударников малых диаметров и способ изготовления рамы-мишени для ее решения/ Труды V Общероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии и технические средства специального назначения»// Библиотека журнала «Военмех. Вестник БГТУ», 2013, №16, с 102-103.

6. Бабин A.M., Гончаров П.С., Денисов A.M., Светлорусов М.А., Тимофеев Н.М. Экспериментальный баллистический комплекс для исследования ударного воздействия высокоскоростных твердых частиц на элементы конструкции космических аппаратов/ Труды V Общероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии и технические средства специального назначения»// Библиотека журнала «Военмех. Вестник БГТУ», 2013, №16, с 75-78.

1. Датчик для исследования потоков метеороидных и техногенных частиц в космическом пространстве, содержащий многослойный детектор, отличающийся тем, что корпус датчика выполнен в форме куба, все грани которого являются составными детекторами, состоящими из внешних и внутренних чувствительных элементов, внешние чувствительные элементы изготовлены из тонкой пленки, на которую нанесено множество ячеек с токопроводящими дорожками, внутренние чувствительные элементы - из объемно поляризованной пленки PVDF.

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что внешние чувствительные элементы детекторов выполнены, например, из многослойной фольгированной полиимидной пленки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для прецизионного измерения широкого диапазона токов. Технический результат: повышение устойчивости работы электронного трансформатора тока при воздействии электромагнитных полей и других дестабилизирующих факторов, а также улучшение его метрологических характеристик.

Изобретение относится к способу синхрофазорного измерения для использования в устройстве измерения фазоров (PMU) Р-класса. Упомянутый способ измерения основывают на математической модели динамического фазора.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению поверхностных токов на цилиндрических и других сложных по форме поверхностях из немагнитных проводящих материалов.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к датчикам тока и напряжения. Предложен оптико-электронный датчик тока и напряжения, в котором имеется первичный преобразователь, кодирующий блок, канал связи между стороной высокого напряжения и потенциалом земли, приемный блок и блок питания в виде канала передачи энергии со стороны потенциала земли, состоящий из батареи светоизлучателей, силовых оптических каналов, батареи фотоприемников и стабилизатора напряжения.

Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, в частности к электрическим приборам, которые могут быть использованы для измерения высоких напряжений, в том числе в однопроводных линиях переменного высокого напряжения и в жидких средах.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и предназначено для вычисления и индикации усредненных значений потерь мощности, напряжения сети и тока нагрузки, а также может найти применение в качестве регистратора этих величин за длительный период.

Изобретение относится к области электромеханики. Устройство для измерения намагничивающего тока трансформатора с переменным коэффициентом трансформации, работающего под нагрузкой, состоящее из шунтов, включенных в цепи первичной и вторичной обмоток трансформатора.

Изобретение относится к метрологии. Датчик размещен в корпусе из изолирующего материала, ширина которого равна ширине защитного устройства, а высота позволяет устанавливать датчик в стандартную реечную монтажную панель.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия. Технический результат - повышение точности контроля токораспределения.

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратического, средневыпрямленного и амплитудного значений синусоидальных сигналов.

Изобретение относится к измерительной технике, а точнее к способам высокоточной (менее 1 мс) синхронизации измерений в интеллектуальных электронных устройствах, векторных регистраторах, объединяющих устройствах, оптических трансформаторах напряжения, интеллектуальных счетчиках электроэнергии и других измерительных устройствах, присоединенных к общей электрической сети и имеющих канал измерения напряжения в точке присоединения к сети, внутренние часы, электронные или микропроцессорные вычислительные устройства, реализующие алгоритм синхронизации и возможность двухстороннего обмена информацией с интегрирующими их системами верхнего уровня или между собой. Технический результат предлагаемого способа синхронизации заключается в повышении точности, надежности и защищенности систем синхронизации, отсутствии эмиссии дополнительных высших гармоник. Сущность способа синхронизации измерений в электрических сетях по частоте и фазе напряжения электрической сети заключается в синхронизации времени внутренних часов подчиненных измерительных устройств (ИУ) с часами главного ИУ на основе формируемых ими кодовых последовательностей значений измеряемых частот сигнала напряжения электрической сети для каждого его периода на заданном интервале времени. Величина рассинхронизации часов определяется по максимальному значению коэффициента корреляции сравниваемых графиков частот. Повышение точности синхронизации достигается учетом расчетного значения сдвига фазовых углов напряжения и систематической нестабильности кварцевых тактовых генераторов подчиненных ИУ. 4 ил., 3 табл.

Измеритель содержит источник света и установленные последовательно многомодовое оптическое волокно, первый поляризатор, активный элемент ячейки Фарадея, второй поляризатор, плоскость пропускания которого составляет угол ±45° с плоскостью поляризации первого, собирающую линзу, второе многомодовое оптическое волокно и фотоприемник, а также линейный усилитель сигнала фотоприемника, блок преобразования сигналов и индикатор результатов измерения. Активный элемент ячейки Фарадея выполнен в виде четырехугольной призмы высотой h, одна пара боковых граней которой имеет ширину не менее диаметра D коллимированного пучка света, а противоположные боковые грани имеют ширину не менее 3D, первое основание призмы, на которое падает свет, полировано, и на его поверхности в центре нанесено зеркальное покрытие в виде прямоугольной полоски шириной D, другое основание призмы разделено на три равные прямоугольные зоны, по обе стороны от центральной прямоугольной зоны содержит две полированные поверхности с зеркальными покрытиями, составляющие с плоскостью центрально зоны углы γ = arctg(0,5D/h). Технический результат – уменьшение искажений состояния поляризации света, повышение чувствительности и точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к области электрических измерений, в частности к высокоточным устройствам измерения постоянного и переменного напряжения на основе резистивных делителей. Способ измерения высокого напряжения с помощью резистивного делителя заключается в измерении значений напряжения на выходе низковольтного плеча делителя при периодической калиброванной вариации сопротивления его высоковольтного плеча. При этом выполняется формирование первого и второго наборов дискретных измеренных значений напряжения соответственно при первом значении сопротивления высоковольтного плеча на нечетных периодах вариации и при втором значении сопротивления высоковольтного плеча на четных периодах вариации. Далее производится формирование первого и второго наборов дискретных значений для всех нечетных и четных периодов вариации путем добавления к сформированным первому и второму наборам измеренных значений дискретных значений, вычисленных методом интерполяции соответственно при первом значении сопротивления высоковольтного плеча на четных периодах вариации и при втором значении сопротивления высоковольтного плеча на нечетных периодах вариации. На основании сформированных наборов дискретных значений напряжения рассчитывается набор дискретных значений высоковольтного сопротивления, после чего производится вычисление расчетного значения высоковольтного сопротивления путем интегрирования полученного набора дискретных значений сопротивлений с отбрасыванием аномальных значений. Определение значения высокого напряжения выполняют по расчетным формулам соответственно для нечетных и четных периодов вариации с учетом измеренных значений напряжений на выходе делителя, значений калиброванных сопротивлений и расчетного значения высоковольтного сопротивления. Для реализации способа предлагается устройство измерения высокого напряжения. Технический результат изобретения заключается в повышении точности измерения высокого напряжения резистивным делителем за счет исключения влияния изменения значения высокого напряжения в процессе измерений, возможности измерения мгновенных значений напряжения и уменьшении воздействия температурных и других медленно меняющихся процессов, в том числе старения, на точностные характеристики делителя. Кроме того, обеспечивается возможность использования в конструкции высоковольтного плеча делителя резисторов с большими температурными коэффициентами сопротивления. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области электроэнергетики, а именно к области электрических измерений, и может быть использовано в качестве измерительного средства высокого напряжения на высоковольтных линиях электропередач. Измерительная колонна оптического трансформатора напряжения содержит цилиндрический изолятор, в полости которого размещен чувствительный элемент в виде кристалла. Кристалл имеет форму стержня, выполненного из кварцевого стекла, и установлен продольно в полости изолятора посредством удерживающих кристалл, а также электрически контактирующих с ним электрических модулей. Первый из модулей содержит первую полую деталь, имеющую форму трубки, закрепленную со стороны первой концевой части на первой торцевой крышке изолятора, а со стороны второй концевой части, содержащей первый многопластинчатый контакт, с первой концевой частью кристалла. Второй электрический модуль содержит вторую полую деталь, имеющую форму трубки, закрепленную со стороны первой концевой части на второй торцевой крышке изолятора посредством второго многопластинчатого контакта, обеспечивающего электрическое соединение между ними, а со стороны второй концевой части со второй концевой частью кристалла посредством третьего многопластинчатого контакта. Полость вокруг кристалла заполнена компрессионным электроизоляционным гелем, электрическая прочность которого превышает электрическую прочность воздушной среды, а полимерные микросферы заполнены инертным газом. Техническим результатом является повышение точности измерений и линейности их преобразования. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Группа изобретений относится к измерениям параметров электросетей, в частности к определению фазоров напряжения и тока в электрической сети среднего напряжения точным образом без необходимости в усложненных датчиках, и к определению и мониторингу мощности, развиваемой каждым из проводников, с использованием средств, обычно имеющихся в электрических сетях среднего напряжения. Раскрыты способ и соответствующее устройство для мониторинга параметров электрической сети среднего напряжения, включая определение силы тока, напряжения и мощности каждой фазы для электрической сети среднего напряжения. Текущие параметры электрической сети среднего напряжения, то есть фазоры тока и напряжения, а также мощности, определяются на основе измерений, выполненных датчиками (12, 14, 16), обычно установленными в электрической сети (5, 7) на уровне трансформатора (8). Конкретно определение фазора напряжения на каждом проводнике электрической сети (5) среднего напряжения выполняется с помощью амплитуды, выведенной из измеренной в электрической сети (7) низкого напряжения, и фазового угла, измеренного в электрической сети (5) среднего напряжения. Составления пар между фазорами тока среднего напряжения, углом, измеренным на среднем напряжении и выведенной амплитудой низкого напряжения выполняются с помощью сравнения с коэффициентом мощности cos ϕ электрической сети. Технический результат заключается в обеспечении приемлемой точности измерений мощности без применения усложненных датчиков за счет измерений трехфазных напряжений и мощностей в подстанциях MV/LV с особенностью обращения к информации о напряжениях, измеренных на стороне LV. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при построении устройств для бесконтактного измерения мгновенных значений токов в симметричном трехжильном кабеле без металлических покровов с круглыми жилами. В предлагаемом способе определения мгновенных значений токов в трехжильном кабеле без металлических покровов, включающем измерение напряженности магнитного поля над жилой кабеля, вычисление мгновенного значения тока в жиле, измерения проводятся тремя однокомпонентными датчиками напряженности магнитного поля, расположенными на расстоянии d над жилами кабеля перпендикулярно радиусу и трассе кабеля, а вычисление мгновенных значений токов в каждой жиле осуществляется по формулам: ; ; ;где Н1, Н2, Н3 - напряженности магнитного поля, измеряемые с помощью однокомпонентных датчиков; ; ;r1 - расстояние от центра жилы до поверхности кабеля; r2 - расстояние между центрами жил трехжильного кабеля; d - расстояние от поверхности кабеля до оси датчика. Техническим результатом является обеспечение возможности определения мгновенных значений токов в трехжильном кабеле без металлических покровов при расположении датчиков на расстоянии от кабеля. 1 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – снижение потерь и повышение надежности контактора. Настоящее изобретение относится к способу 60 в блоке 12 управления для замыкания контактора 1. Блок 12 управления выполнен с возможностью обеспечения перемещения между замкнутым положением и разомкнутым положением за счет возбуждения катушки 6 электромагнитной схемы. Способ 60 содержит подачу 61 напряжения на катушку 6; определение 62, в течение первого периода времени, тока, протекающего через катушку 6, и напряжения на катушке 6 и оценку на этом основании параметров модели для модели, предсказывающей поведение тока, протекающего через катушку 6, как если бы контактор 1 оставался в разомкнутом положении, и измерение 63, после окончания первого периода времени, тока, протекающего через катушку 6, и определение 64 разности между, с одной стороны, измеренным током и, с другой стороны, предсказанным током модели, и повторение измерения 63 и определения 64 до тех пор, пока не будет обнаружено изменение состояния с разомкнутого положения на замкнутое положение с помощью разности токов. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к крепежному элементу для сенсора тока и направлено на сокращение ручного труда при монтаже. Крепежный элемент имеет стопорное устройство, а также фланцевую область для крепления сенсора тока в вертикальном положении на крепежной поверхности. Фланцевая область имеет опорную поверхность и/или опорную планку, которые лежат в первой плоскости, крепежный элемент имеет также зажимную поверхность, на которой отформовано стопорное устройство. Зажимная поверхность лежит во второй плоскости, и при этом эти две плоскости имеют общий угол (α) пересечения, который составляет больше 90,25°. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам передачи сигналов от аналоговых датчиков к измерительной системе и может использоваться в стационарных комплексах непрерывного контроля различных физических величин. Технический результат - повышенная помехоустойчивость, надежность, достоверность функционирования элементов, имеющих более низкие рабочие напряжения. Система передачи сигналов от датчиков с аналоговым выходом по двухпроводной линии связи содержит датчик с аналоговым выходом, вход управления узла с управляемым сопротивлением, выход которого соединен с первым концом одного из проводов двухпроводной линии, вторые концы которых соединены с первым и вторым контактами приемного узла, который содержит токоприемный резистор, а также источник постоянного напряжения, отрицательная шина которого является общей шиной приемного узла, а первый конец второго провода двухпроводной линии соединен с общим выводом датчика с аналоговым выходом, вывод питания которого соединен с первым концом первого провода двухпроводной линии. Приемный узел содержит токоприемный усилитель, входы которого соединены с выводами токоприемного резистора, а выход является выходом сигнала. 5 н. и 16 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля и сигнализации, а именно к устройствам контроля наличия высоковольтного напряжения на электропоезде постоянного тока. Устройство содержит светодиод и электрическую цепь, включающую последовательно соединенные резистор, обмотку первого электромагнитного реле и диод. Оно дополнительно снабжено вторым и третьим электромагнитными реле и микроконтроллером, предназначенным для обработки сигналов с датчиков напряжения контактной сети. Обмотка второго реле подключена к выходу микроконтроллера. Светодиод включен последовательно с контактами первого и второго электромагнитных реле. Параллельно упомянутой электрической цепи включена электрическая цепь, содержащая контакт третьего электромагнитного реле, выполняющего функции контроля наличия напряжения питания пульта управления электропоездом. Технический результат заключается в обеспечении возможности индикации наличия высокого напряжения при неработающих цифровых цепях и выключенном пульте управления. 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-03-09 2017-05-22T03:21:39
Наверх