Ротационный преобразователь электрического поля атмосферы в переменный ток
О П И С А Н И Е,iц 55824l
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.02.76 (21) 2323900/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18
Дата опубликования описания 07.07.77 (51) М. Кл,"- G 01W 1/16
Гасударственный камите
Совета Министров СССР по делам изобретений н аткрытий (53) УДК 551.594.12 (088.8) ВПТБ
Фй л е Ц1 Д @1 « "3 Р У (72) Автор изобретения (71) Заявитель
Я, М. Шварц
Ордена Трудового Красного Знамени главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова (54) РОТАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ АТМОСФЕРЫ В ПЕРЕМЕН НЪ|й ТОК
Изобретение относится к области геофизического приборостроения, к разделу аппаратуры для измерения элементов атмосферного электричества.
Устройства для преобразования электрического поля в переменный ток используются в электростатических флюксметрах, применяемых для измерения напряженности электрического поля атмосферы как на сети Гидрометеослужбы СССР, так и при выполнении научно-исследовательских работ.
Известные ротационные преобразователи (1, 2) являются электростатическими генераторами, вырабатывающими переменный ток, амплитуда i .êîòîðoão пропорциональна мгновенному значению электрического поля Е в диапазоне частот 0 — 1,р, где f» — гРаничнаЯ частота, определяемая параметрами генератора.
Коэффициентом К преобразования преобразователя является отношение i fÅ.
Особенностью таких преобразователей является их плоская частотная характеристика в диапазоне частот 0 —,р. Это достоинство превращается в недостаток, когда требуется получить спектральные характеристики Е на частотах f, больших частоты 1„пРичем о( (/,р. Как правило, в спектре электрического поля Е атмосферы присутствует большая постоянная составляющая Е„, а значение амплитуд Е в спектре убывает с ростом f. Основной вклад в Е вносят колебания с f(0,015 Гц.
Выделение более высокочастотных составляющих по записям Е, выполненным с помощью электростатических фл|оксметров, затруднительно из-за малости их амплитуд. Существенные способы преодоления этой трудности основаны на полной или частичной фильтрации
Е и заключаются во введении в измерительное устройство электростатического флюксметра (обычно усилитель переменного тока обратной связи с включением в ее цепь инерционного звена).
>5 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является ротационный преобразователь электростатического флюксметра (3), состоящий пз измерительной пластины, окружающего ее выравни2О вающего кольца н вращающейся экранной пластины. Этот пребразователь обладает указанными выше свойствами. Его коэффициент пребразования не зависит от частоты колебаний электрического поля в диапазоне 0 — 15 Гц.
25 Следовательно, измерение слабы., составляющих электрического поля атмосферы в диапазоне 0,1 — 10 Гц с использованием этого типа преобразователя невозможно или затруднительно, поскольку основной вклад в
30 электрическое поле атмосферы вносится со
558241 ставляющими, имеющими частоту ниже
0,015 Гц.
Целью изобретения является обеспечение возможности измерения переменной части электрического поля атмосферы с помощью электростатического флюксметра путем использования преобразователя с коэффициентом преобразования, зависящим от частоты.
Это достигается тем, что в,предлагаемом преобразователе над измерительной и экранной пластинами устанавливается на изоляторах металлическая пластина (дополнительный экран), который соединяется с корпусом преобразователя через инерционное звено RC.
Дополнительный экран экранирует преобразователь от внешнего электрического поля
E. Электрическое поле в простанстве между дополнительным экраном и измерительной пластиной будет ослабленным на низких частотах по,сравнению с электрическим полем, существующим в атмосфере. Таким образом, экран становится прозрачный для колебаний электрического поля с частотами выше („.
Предлагаемое устройство представлено на чертеже, где 1 — измерительная пластина, 2 — выравнивающее кольцо, 3 — вращающаяся экранная пластина, 4 — дополнительный экр а.н.
Устройство работает следующим образом.
Преобразователь с дополнительной экранной пластиной размещают на поверхности земли или устанавливают на каком-либо предмете на открытом воздухе. Корпус (на чертеже не показан) преобразователя заземляют.
Электрическое поле атмосферы индуцирует на дополнительной экранной пластине электрический потенциал U относительно земли.
Благодаря соединению дополнительной экранной пластины с корпусом через инерционное звено RC, имеющее инерцию т, индуцируемый потенциал U® пропорционален напряженности Е® электрического поля у поверхности пластины выше частоты,. Ниже этой частоты связь между Е(о и У(о частотно зависима, причем коэффициент пропорциональности между У® и Е(о на заданной частоте уменьшаются с уменьшением f. Б пространстве между дополнительной экранной пластиной и измерительной пластиной создается электрическое поле Е, с иным спектром, чем поле в пространстве:
2к Е(.7) z f
y r -+- (2 f-.)2
Напряженность Er (f) электрического поля преобразуется в переменный ток, амплитуда которого пропорциональна Е1(О в диапазоне
15 частот 0 — f».
Таким образом, исследование электрических полей атмосферы осуществляется прямым способом, т. е. с помощью электростатического флюксметра.
Формула изобретения
Ротационный преобразователь электрического поля атмосферы в переменный ток, содержащий корпус, измерительную и вращаю25 щуюся экранную пластины, отличающийся тем, что, с целью создания возможности измерений переменной составляющей электрического поля, он снабжен установленной на изоляторах над измерительной и экранной
30 пластинами металлической пластиной, соеди,ненной через инерционное RC-звено с корпусом преобразователя.
Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе:
35 1. Галмерс Дж. Л. Атмосферное электричество, ГИМИЗ, 1974, с. 62.
2. Evans Ю. Н., Peck R. L. Diferential mill
for measuring electric fields and condustivities
in thunderelonds «Puru and Apple Ge40 opnus», 1970, 80, Х 3, 359 — 370.
3. Имянитов И. М. Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, ГТТИ, 1957, с. 38 — прототип.
558241
Составитель С. Непомнящая
Техред А. Камышникова
Редактор И. Шубина
Корректор Л. Брахнина
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ !252/!7 Изд. ¹ 442 Тираж 722 Подписное
Ц! !ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СCCP по делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
