RU183095U1 - ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения ортогональных составляющих вектора напряженности электрического поля. датчик напряженности электрического поля содержит проводящий цилиндр. На поверхности цилиндра изолировано друг от друга и от цилиндра, на двух координатных осях попарно расположены четыре проводящих чувствительных элемента в форме цилиндрического прямоугольника, разделенных двумя взаимно-перпендикулярными плоскостями, проходящими через ось цилиндра. При этом координатные оси датчика проходят не через центры чувствительных элементов, а располагаются во взаимно-перпендикулярных плоскостях, разделяющих боковую поверхность датчика на четыре цилиндрических прямоугольника. Техническим результатом является увеличение чувствительности двухкоординатного датчика напряженности электрического поля до чувствительности однокоординатного (в 1,4 раза). 1 ил.

The utility model relates to the field of measurement technology and can be used to measure the orthogonal components of the electric field vector. the electric field strength sensor comprises a conductive cylinder. Four conductive sensing elements in the form of a cylindrical rectangle, separated by two mutually perpendicular planes passing through the axis of the cylinder, are pairwise located on the surface of the cylinder from each other and from the cylinder, on two coordinate axes. In this case, the coordinate axes of the sensor do not pass through the centers of the sensing elements, but are located in mutually perpendicular planes dividing the side surface of the sensor into four cylindrical rectangles. The technical result is to increase the sensitivity of a two-coordinate sensor of electric field strength to a sensitivity of a single-coordinate (1.4 times). 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения ортогональных составляющих вектора напряженности электрического поля.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used to measure the orthogonal components of the electric field vector.

Известен датчик электромагнитного поля [Авторское свидетельство СССР №574683, МКИ G 01 R 29/08. Датчик электромагнитного поля /Е.Г. Горбунова, В.А. Сикарев, В.И. Содоваров. - №2097768/09; Заявлено 14.01.75; Опубл. 30.09.77, Бюл. №36], содержащий два полуцилиндрических чувствительных элемента, охватывающий корпус из проводящего материала. Индуцированные электрические заряды на полуцилиндрических электродах пропорциональны составляющей вектора напряженности электромагнитного поля Е_х. Цилиндрическая форма датчика говорит о его пригодности для измерения радиальных электромагнитных полей, имеющих только две составляющие напряженности электромагнитного поля Е_х и Е_у.A known electromagnetic field sensor [USSR Author's Certificate No. 574683, MKI G 01 R 29/08. The electromagnetic field sensor /E.G. Gorbunova, V.A. Sikarev, V.I. Sodovarov. - No. 2097768/09; Stated January 14, 75; Publ. 09/30/77, Bull. No. 36], containing two semi-cylindrical sensing elements, covering the housing of a conductive material. The induced electric charges on the semicylindrical electrodes are proportional to the component of the electromagnetic field vector E _x . The cylindrical shape of the sensor indicates its suitability for measuring radial electromagnetic fields having only two components of the electromagnetic field strength E _x and E _y .

Достоинством датчика электромагнитного поля является то, что его чувствительные элементы представляют собой полуцилиндры с максимально возможным угловым размером ^=180°. Это обеспечивает максимально возможную чувствительность датчика электромагнитного поля.The advantage of the electromagnetic field sensor is that its sensitive elements are half-cylinders with the maximum possible angular size ^ = 180 °. This ensures the highest possible sensitivity of the electromagnetic field sensor.

К недостаткам датчика электромагнитного поля можно отнести то, что его чувствительные элементы расположены на одной координатной оси, проходящей через их центры. Вследствие этого сформировавшийся однокоординатный датчик требует ориентации в электромагнитном поле, до получения максимальной составляющей вектора напряженности электромагнитного поля, т.е. его модуля.The disadvantages of the electromagnetic field sensor include the fact that its sensitive elements are located on the same coordinate axis passing through their centers. As a result of this, the formed single-axis sensor requires orientation in the electromagnetic field, until the maximum component of the electromagnetic field intensity vector is obtained, i.e. its module.

Наиболее близким устройством к заявляемому является двухкоординатный датчик напряженности электрического поля [Климашевский И.П., Кондратьев Б.Л., Полетаев В.А., Юркевич В.М.The closest device to the claimed is a two-coordinate sensor of the electric field [Klimashevsky IP, Kondratiev BL, Poletaev VA, Yurkevich VM

Измеритель вектора напряженности электрического поля высоковольтного оборудования // Измерительная техника. - 1983. - №1. С. 48-49], представляющий собой проводящий цилиндр, разрезанный взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через его ось симметрии цилиндра. Образовавшиеся четыре части цилиндра, представляют собой чувствительные элементы датчика, расположенные на двух координатных осях, каждая из которых проходит через центры противоположных пар чувствительных элементов. На каждой паре диаметрально противоположных чувствительных элементов индуцируются электрические заряды, пропорциональные соответствующим составляющим вектора напряженности электрического поля Е_х и Е_у. Этот датчик так же пригоден для измерения радиальных электромагнитных полей.Measuring instrument of the electric field vector of high-voltage equipment // Measuring equipment. - 1983. - No. 1. S. 48-49], which is a conductive cylinder, cut mutually perpendicular planes passing through its axis of symmetry of the cylinder. The formed four parts of the cylinder are the sensitive elements of the sensor located on two coordinate axes, each of which passes through the centers of the opposite pairs of sensitive elements. On each pair of diametrically opposite sensitive elements, electric charges are induced, proportional to the corresponding components of the electric field vector E _x and E _y . This sensor is also suitable for measuring radial electromagnetic fields.

К достоинству датчика напряженности электрического поля можно отнести наличие двух пар чувствительных элементов, позволяющих по полученным с них составляющим вектора напряженности электрического поля определять его модуль.The advantage of the sensor of electric field strength can be attributed to the presence of two pairs of sensitive elements, allowing to determine its module from the components of the electric field vector obtained from them.

К недостаткам датчика напряженности электрического поля можно отнести низкую чувствительность, связанную с уменьшением угловых размеров чувствительных элементов до 90°.The disadvantages of the electric field strength sensor include the low sensitivity associated with a decrease in the angular dimensions of the sensitive elements to 90 °.

Задачей полезной модели является увеличение чувствительности двухкоординатного датчика напряженности электрического поля до чувствительности однокоординатного.The objective of the utility model is to increase the sensitivity of a two-coordinate sensor of electric field strength to the sensitivity of a one-coordinate one.

Указанная задача достигается тем, что в известном датчике для измерения напряженности электрического поля, содержащем проводящий цилиндр, на поверхности которого изолировано друг от друга и от цилиндра, на двух координатных осях попарно расположены четыре проводящих чувствительных элемента в форме цилиндрического прямоугольника, разделенных двумя взаимно-перпендикулярными плоскостями, проходящими через ось цилиндра, согласно заявленному техническому решению координатные оси датчика проходят не через центры чувствительных элементов, а располагаются во взаимно-перпендикулярных плоскостях, разделяющих боковую поверхность датчика на четыре цилиндрических прямоугольника.This problem is achieved by the fact that in the known sensor for measuring electric field strength containing a conductive cylinder, on the surface of which is isolated from each other and from the cylinder, four conductive sensing elements in the form of a cylindrical rectangle separated by two mutually perpendicular planes passing through the axis of the cylinder, according to the claimed technical solution, the coordinate axes of the sensor do not pass through the centers of the sensitive element s, and are located in mutually perpendicular planes dividing the side surface of the sensor into four cylindrical rectangles.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен датчик напряженности электрического поля.The proposed utility model is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a sensor of electric field strength.

Датчик напряженности электрического поля содержит проводящий цилиндр 1, четыре проводящих элемента 2-5, симметрично расположенных на цилиндрической поверхности. Каждый чувствительный элемент выполнен в виде цилиндрического проводящего прямоугольника, представляющего четвертую часть цилиндрической поверхности.The electric field strength sensor contains a conductive cylinder 1, four conductive elements 2-5, symmetrically located on a cylindrical surface. Each sensitive element is made in the form of a cylindrical conductive rectangle representing the fourth part of the cylindrical surface.

Датчик напряженности электрического поля работает следующим образом.The electric field intensity sensor operates as follows.

При внесении датчика в электрическое поле на его проводящих элементах 2-5 индуцируются электрические заряды, величины которых пропорциональны одной из составляющих вектора напряженности электрического поля ЕWhen a sensor is introduced into an electric field, electric charges are induced on its conductive elements 2-5, the values of which are proportional to one of the components of the electric field strength vector E

где R - радиус цилиндрического элемента; h - высота цилиндра; во -угловой размер чувствительного элемента.where R is the radius of the cylindrical element; h is the height of the cylinder; in the angular size of the sensing element.

Формируя из чувствительных элементов 2-5 две противоположные пары чувствительных электродов, каждый их которых состоит из двух элементов: по оси Х- 2, 3, и 4, 5; по оси Y- 3, 4 и 2, 5, измеряют разности зарядов между электрически соединенными парами составных чувствительных электродов, соответственно пропорциональных составляющим Е_х и Е_у вектора напряженности электрического поля Е, а по ним определяют его модуль

Forming from the sensitive elements 2-5 two opposite pairs of sensitive electrodes, each of which consists of two elements: along the X-axis, 2, 3, and 4, 5; Y- axis 3, 4 and 2, 5, is measured the difference of the charges between the electrically connected pairs composite sensing electrodes respectively proportional component E _x and _Ey electric field vector E, as determined by them it module

Как видно из выражения (1) чувствительность датчика зависит от радиуса R и высоты h его цилиндрического корпуса, а также от углового размера θ₀ чувствительного электрода. Ничего, не изменяя в двухкоординатном датчике его чувствительность можно увеличить, только лишь повернув его координатные оси относительно оси симметрии цилиндрического датчика на 90°. Таким образом, координатные оси датчика оказываются во взаимно-перпендикулярных плоскостях, разделяющих боковую поверхность датчика на четыре цилиндрических прямоугольника. Далее формируя пары чувствительных электродов, так, что каждый чувствительный электрод пары состоит из двух чувствительных элементов, лежавших по обе стороны соответствующей координатной оси датчика. В пары чувствительных электродов, по оси X объединяются чувствительные элементы 2, 3 и 4, 5; по оси Y - 3, 4 и 2, 5. Поскольку каждый чувствительный электрод состоит из двух одинаковых по форме и размерам чувствительных элементов, то угловой размер во чувствительного электрода увеличивается с 90° до 180°, а, следовательно, чувствительность датчика, согласно выражению (1) и ниже приведенным расчетамAs can be seen from expression (1), the sensitivity of the sensor depends on the radius R and the height h of its cylindrical body, as well as on the angular size θ _{0 of the} sensitive electrode. Without changing anything in the two-coordinate sensor, its sensitivity can be increased only by turning its coordinate axes relative to the axis of symmetry of the cylindrical sensor by 90 °. Thus, the coordinate axes of the sensor are in mutually perpendicular planes dividing the side surface of the sensor into four cylindrical rectangles. Next, forming pairs of sensitive electrodes, so that each sensitive electrode of the pair consists of two sensitive elements lying on both sides of the corresponding coordinate axis of the sensor. In pairs of sensitive electrodes, along the X axis, sensitive elements 2, 3 and 4, 5 are combined; along the Y axis - 3, 4 and 2, 5. Since each sensitive electrode consists of two sensitive elements of the same shape and size, the angular size in the sensitive electrode increases from 90 ° to 180 °, and, therefore, the sensitivity of the sensor, according to the expression (1) and below calculations

увеличивается в 1,4 раза.increases by 1.4 times.

Таким образом, предлагаемый датчик позволяет раздельно измерять составляющие вектора напряженности электрического поля с чувствительностью повышенной в 1,4 раза.Thus, the proposed sensor allows you to separately measure the components of the vector of the electric field with a sensitivity increased by 1.4 times.

Claims (1)

Датчик напряженности электрического поля, содержащий проводящий цилиндр, на поверхности которого изолировано друг от друга и от цилиндра, на двух координатных осях попарно расположены четыре проводящих чувствительных элемента в форме цилиндрического прямоугольника, разделенных двумя взаимно-перпендикулярными плоскостями, проходящими через ось цилиндра, отличающийся тем, что координатные оси датчика проходят не через центры чувствительных элементов, а располагаются во взаимно-перпендикулярных плоскостях, разделяющих боковую поверхность датчика на четыре цилиндрических прямоугольника.The electric field strength sensor containing a conductive cylinder, on the surface of which is isolated from each other and from the cylinder, four conductive sensing elements in the form of a cylindrical rectangle, separated by two mutually perpendicular planes passing through the axis of the cylinder, are arranged in pairs on two coordinate axes, characterized in that the coordinate axes of the sensor do not pass through the centers of the sensing elements, but are located in mutually perpendicular planes that separate the lateral rotation Nost sensor on four cylindrical box.

Images