Датчик электрического поля

Союз Советских

Соцнапнетнческнх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{i {{885927

J

Ф (61) Дополнительное K авт. свид-ву(22) Заявлено 17,05. 79 (21) 2764947/18-21 (5t)M. Кл. с присоединение{и заявки М

G 01 R 29/12

Гааударатеениь{й комитет (23) ПриоритетСССР па делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 30. 11 ° 81. Бюллетень Р644

Дата опубликования описания 30.11.81 (53) УДК 621 317.7(O88 8) (72) Автор изобретения

Э. А. Мельников

0а {Е.".-;

ТГxh{,:;Курский политехнический институт (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности постоянных и переменных электрических полей.

Известны датчики электрического поля, содержащие модулятор в виде двух сегнетоэлектрических пластин с электродами возбуждения, пластины включены в балансную схему, а электроды возбуждения подключены к генератору возбужта дения (1).

Для существенного изменения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика нужны напряженности поля управ{$ пения, составляющие несколько тысяч вольт на сантиметр, что требует подведения очень большой мощности в цепь возбуждения. Наличие скачков

Баркгаузена в сегнетоэлектриках приводит к значительному повышению уровня шумов и снижению чувствительности.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик электрического поля, содержащий два соосных проводника, проходящих через отверстия ферритовых тороидов с последовательно соединенными выходными обмоткам{+, проводники электрически связаны между собою посредством модуляторного узла, выполненного в виде сегнетоэлектрических пластин, боковые поверхности которых перпендикулярны к продольным осям проводников (2).

Известные датчики характеризуются большой потребляемой мощностью и недостаточной чувст вительностью.

Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности и повышение чувствительности.

Поставленная цепь достигается тем, что в датчике электрического поля, содержащем два соосных проводника, проходящих через отверстия ферритовых тороидов с последовательно соединенными выходными обмотками,проводники электрически связаны между собой посредством модуляторного узла, 885927

4 соединенного с генератором возбуждения, переменный магнитный поток возбуждемодуляторный узел выполнен в виде ния Ф с частотой (9 . Поскольку ферритового кольца с обмоткой, а само электрический контур, образованный кольцо охвачено параллельно включенны- электродами 11-14, конденсаторами 15

:.ми замкнутыми электрическими контура- 5 и 16 и варикапами 17 и 18, охватывает ми, образованными последовательно сое- ферритовое кольцо 7 с переменным магдиненными электродами, конденсаторами нитным потоком, в нем индуктируется и варикапами, причем пара противопо- вихревое электрическое поле (фиг.2, ложных узлов каждого из этих контуров пунктир), с напряженностью Р и часэлектрически соединена с соосными 10 тотой Щ, которое создает на варипроводниками, другая пара узлов капах 17 и 18 переменное злектрическаждого из контуров через дроссели кое напряжение с частотой, что соединена с источником постоянного приводит к изменению емкостей варикасмещения, а обмотка ферритового коль- пов с частотой Ж ца соединена с выходом генератора воз- ts Величина емкостей конденсаторов буждения. 15 и 16 выбирается много больше емкосНа фиг. 1 схематично eobpa®esca тей варикапов 17 и 18. Таким образом, конструкция датчика; на фиг. 2 — то емко ст ная с вяз ь между про вод ни ками же, разрез со схемами электрических 1 и 2 определяется суммарной емкостью контуров., 20 всех варикапов, так как реактивными

Датчик состоит из двух соосных про сопротивлениями конденсаторов 15 и 16 водников 1 и 2, проходящих через от можно пренебречь, поскольку их емверстия ферритовых тороидов 3 и " кость много больше емкостей варикапоследовательно соединенными выходны пов, а реактивные сопротивления высоми обмотками 5 и 6 . Проводники " 2$ кочастотных дросселей 20 и 2 1 на часрически связаны между собою "ocÐeécT тоте щ выбираются большими, чем ревом модуляторного узла, выполненного активные сопротивления варикапов. в виде ферритового кольца 7 с обмот- Таким .бразом, имеет место модулякой 8, которая связана с выходом генеРатора 9 возбуждения. Кольцо охваче- 30 Э ф но замкнутыми электрическими ко тураводниках 1 и 2 переменной соста ляюами 11э 1

14, конденсаторами 15 и 16 и варикатой 1 и с амплитудой пропорциональподключен положительный полюс источnoT« „,,„„,,„, „ 0 „ тельный полюс которого то ого заземпен.Между в ферритовых тороидах 3 и 4 переменныи электродами 11 и 13 в л д включены два помагнитный поток, величина которого следовательно совдиненны ди иненных о наковых определяется первым уравнением Максвысокочастотных дросселя 20 и 21, точ40 велла ка соединения которых заземлена.

3D

Датчик работает следующим обраэом. и б J,те а

При подключении источника 19 посто- Ь янного смещения к электродам 12 и 14; где L - контур, выбранный внутри товарикапы 17 и 18 находятся в закрытом роида 3 (4); состоянии, поскольку электроды 11 и 5 - площадь поперечного сечения

13, будучи заземлены, находятся по проводника 1(2). постоянному току под нулевым потен- Это переменное магнитное поле созциалом в то время как потенциал дает в выходных обмотках 5 и 6 ЭДС, ци алом, в ч электродов 12 и 14 выше потенциала величина которои равна земли. Поскольку напряжение приложено 4 к варикапам 17 и 18 в запирающем на- а и авлении они ведут себя как конден- где 9 - число витков обмотки 5(6);

-T саторы, величина емкости которых опреде-,Ц» = 47Г 10 Гк/м; ляется емкость я емкостью р-и перехода и зависит от - относительная магнитная яжения приложенного к варикапам. 5S проницаемость материала ферПри протекании через обмотку 8 тока,Ритового тороида 3(4); от генератора 9 возбуждения с частотой поперечное сечение феррито(ю в ферритовом кольце 7 возникает вого тороида 3(4).

Наличие емкости конденсатора 22 позволяет обеспечить в выходном контуре резонансный режим, что увеличивает коэффициент преобразования.

При испытании опытного образца, s выходное напряжение составило 0,1 В при напряженности измеряемого поля

1 мВ/м, полоса частот регистрируемых внешних электрических полей при неравномерности 3 дБ - от 0 до 20000 Гц. О

Формула изобретения

Датчик электрического поля, содержащий два соосных проводника,про. ходящих через отверстия ферритовых тороидов с последовательно соединенными выходными обмотками, проводники электрически связаны между собою посредством модуляторного узла, соединенного с генератором возбуждения, отличающийся тем, что, М

885927 6 с целью снижения потребляемой мощнос ти и повышения чувствительности, модуляторный узел выполнен в виде ферритового кольца с обмоткой, а само кольцо охвачено параллельно включенными замкнутыми электрическими контурами образованными последовательно соеди. ненными электродами, конденсаторами и варикапами, причем пара противоположных узлов каждого из этих конту ров соединена с соосными проводниками, другая пара узлов каждого из контуров через дроссели соединена с источником постоянного смещения, а обмотка ферритового кольца соединена с выходом ге-. нератора возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

2о Ю 628090, кл. G 01 R 29/12 1975 °

2. Авторское свидетельство СССР и 622382, кл. G 01 R 29/12, 1977.

885927

Составитель Ф. Цареградский

Редактор Л. Горбунова Техред, Т.Наточка Корректор Г. Решетник

Заказ 10537/67 Тираж -35 ПодлИсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иоскаа„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4