Датчик электростатического поля

Датчик электростатического поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

OnИС НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИ7БЛЬСТВУ («) 673938 (61) Дополнительное к авт. свид-ву —(22) Заявлено 24.10.77 (21) 2535914/18-09 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл г

6 01 R 29/12

Госудорстееннык комнтет

СССР по делом нзооретеннй н открытнй

Опубликовано 15.07.79. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 25.07.79 (53) УДK 621.317 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Акулин, В. М. Головин и Э. A. Мельников

=1 ф/ (71) Заявитель

Воронежский политехнический институт (54) ДАТЧИК ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1а

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может использоваться при исследовании статического электричества земной атмосферы и космического пространства.

Известен датчик электростатического поля, содержащий сегнетоэлектрический сердечник и электроды, соединенные с источником напряжения (1).

Однако известный датчик не обеспечивает высокую точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для этого в датчике электростатического поля, содержащем сегнетоэлектрический сердечник и электроды, соединенные с источником напряжения, сегнетоэлектрический сердечник выполнен в форме диска, торцовые поверхности которого металлизированы и снабжены выходными контактами, а электроды выполнены в виде тонких металлических стержней и расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оси диска.

На чертеже приведена конструкция предлагаемого датчика.

Датчик электростатического поля содержит сегнетоэлектричсский сердечник, выполненный в форме диска 1, торцовые поверхности которого металлизированы и снабжены выходными контактами 2, 3, и электроды 4, 5 соединенные с источником 6 напряжения, причем электроды 4, 5 выполнены в виде тонких металлических стержней и расположены попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях симметрично относительно оси диска 1.

Датчик работает следующим образом.

К электродам 4 и 5 подведены ортогональные и равные по величине напряжения низкой частоты g., возбуждающие электрические поля, силовые линии которых концентрируются у поверхности электродов 4, 5.

Ввиду взаимно перпендикулярного расположения пар электродов 4, 5 в объеме диска 1 возникает вращающееся поле, интенсивность которого постоянна во времени, а направление изменяется с угловой скоростью Q..

Под действием вращающегося поля диск 1 поляризуется, причем его поляризация также носит вращательный характер. Степень поляризации, а следовательно, диэлектри673938

Форму.га г(аог)рюген(г.ч

ЦН И И П И За((аз 4065/4 I тараи(I 089 По((лис иое

Филиал П П П «Патсит», г. Уиигорол, ул. Проектиая, 4 ческая проницаемость диска 1 определяк)тся интенсивностью вращаюгцегося поля и в отсутствие внешнего (измеряемого) поля с течением времени не меняются. При помегцснии датчика в измеряемое постоянное поле в обьеме диска 1 взаимодействуют два Ноля: измеряемое и вращагогцесся. Поскольку поперечные размеры электродов 4 и 5 много меньше расстояния, отделяющего их от образуюгцей поверхности диска 1, искажения измеряемого поля, вызываемые электродами

4, 5 внутри лиска 1, сведсHI>l до минимума.

В момент совпадения векторов измеряемого и врагцаюшегося полей по направлениго степень поляризации диска 1 максимальна, а при встречном направлении — минимальна. Степень поляризации диска 1, таким образом, изменяется во времени, причем фаза этого изменения относительно Опорного напряжения источника 6 определяется углом р между направлением вектора из.гсряемого поля и плоскостью соотвстствуюшей пары электродов 4, 5.

Диэлектрическая прог(и(:асмость (.. диска

1 изменяется по синусоидяльному закону относительно некоторoi сре (него значения 6О в соответствии с выражен.(см:

6 =Е â€”,ß„. cos(e — q), где Ещ — максимальное отклонение проницаемости от среднего зна (ения, пропорциональное измеряемому полю.

Соотиетственно Гго тако :у же закону изменяется емкость между Выходными контактами 2 и 3, являюгцаяся выходным параметром датчика.

Таким образом, перемен Гая cocT3B)IBJoщая выходного параметра датчика пропор циональна измеряемому постоянному полк), а ес фаза относительно опорного возбуждающего напряжения определяет cãо напразление.

Датчик вкгпочает в себя контур автогснератора 7, частота которого модмлггрустся в cooTBCTcTBHil с ЗЯKoiloi(I Ггзмс;!ения емкости между выходными контактами 2 и 3.

ЧЯСТОТГТО-МОДгрll!POB3llll!>il! СГ(Гг(ЯЛ МОДУ.»1руется демодулятором 8,; c Ji.1 JI BBC Tc5I фильтруется избиратель(ым усилителем 9 и поступает на индии,(тор 1Î уровня, рсгист.)ирующий напряжение, пропорциональное измеряемому полю. Фазовый сдвиг между выходным напряжением усилителя 9 и опорным напряжением источггика 6 измеряется фазомстром 11, показания которого соответствуют углу направления вектора измеряемого поля в плоскости датчика.

Датчик по сравнению с прототипом имеет низкий уровень шумов и обеспечивает высокую точность измерений. Это объясняетсяя сгг сдую щи уг.

При циклической переиоляризации сегнетоэлектрического ссрдечника в продольном направлении знакоперемецным полем происходит скачкообразное сме(Г(ег(ие границ домеJJJ!05I структуры ссгнстоэлектрика. !ipliводящсс к флуктуациям выKOH»îãо парамcòð3 датчика (шумы Бяркгаузсна).

l3 предло жш J ом дят I » ке поля риз I I ièÿ ссгi!C lo31CKтричсского ссрде (ника, выполненного в форме диска 1, осу цествлястся вр;-:гцагощимся полем, и(гтенсивпость которого постоянна в течение Всего цикла поляризации, в силу чегo »гумы, обусловлен(пас скачками Бяркгаузсна, Гграктически отсутствуют.

ЗтО позволяет примерно ня порядок снизить флук Г) 3 Il ии В(>i ходного 1(я pа метра дятч и ка гl

23 С3(едовятсльно Ilolihl(ить то IHocTI> Г:змереJil kl.

30 Да) IHK элсктрост3TII åñêoão поля, одерж3 ц(и Й ссГ llст()э.тг ктp I чсский ccp„,с I!ик и электрод(,г, с(к iHilc нные с ист(>чнико I няпряжеl!H5i, отланаюг(4(гйг» тем, что, с нелью

IJoBI>IHIcния точ(юсти измерений, сс(7 стоэлектрический сердечник выполнен в форме дис35 ка. ToplioBI>lc поверхности которого Гсталлизированы и снабжены выходными ко)(тактами, я электроды выполнены в виде тонких метал.1ичс ких стсP)KIIcй и гэлс(!Оложены попарно во взя(.мно перпендикулярных плос4Q КосТВх симметрично oTI!ocHTc1hl!o оси диска.

Ист()ч»ики информации, принятые Во Внимание при эксгге7тизе

1. Лйторск(c CBJ!;!BTe. »,Ство С(.(Р

Х> 203781, кл. С 01 R 29(12, 1967.