RU2749335C1 - Method for measuring electric field strength - Google Patents

Method for measuring electric field strength Download PDF

Info

Publication number
RU2749335C1
RU2749335C1 RU2020132821A RU2020132821A RU2749335C1 RU 2749335 C1 RU2749335 C1 RU 2749335C1 RU 2020132821 A RU2020132821 A RU 2020132821A RU 2020132821 A RU2020132821 A RU 2020132821A RU 2749335 C1 RU2749335 C1 RU 2749335C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric field
sensor
field strength
measuring
sensitive elements
Prior art date
Application number
RU2020132821A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович Бирюков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ)
Priority to RU2020132821A priority Critical patent/RU2749335C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749335C1 publication Critical patent/RU2749335C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring equipment and can be used to measure the electric field strength in a wide spatial measurement range. The method for measuring the electric field strength additionally contains the stages at which the configuration and size of the outer surfaces of the sensor are selected from the condition of their non-overlap and the maximum of their surface, and the coordinate components are determined from the formula
Figure 00000025
 according to the voltages E1 and E2 measured by the sensitive elements of each pair.
EFFECT: increasing accuracy of measuring the strength of highly inhomogeneous electric fields.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне измерения. The invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure the electric field strength in a wide spatial measurement range.

Известен способ измерения напряженности электрического поля [А.С. 473128 (СССР) МКИ G01R 29/14. Способ измерения напряженности электрического поля / В.С. Аксельрод, К.Б. Щегловский, В.А. Мондрусов. Опубл. 1975, Бюллетень № 21.], заключающийся в том, что в исследуемое пространство одновременно помещают три пары чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрируют наружную поверхность датчика относительно координатных плоскостей, располагают центры наружных поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно его начала с последующим измерением трех координатных составляющих и определением напряженности измеряемого поля путем геометрического суммирования этих составляющих.A known method of measuring the strength of the electric field [A.S. 473128 (USSR) MKI G01R 29/14. Method of measuring the electric field strength / V.S. Axelrod, K.B. Shcheglovsky, V.A. Mondrusov. Publ. 1975, Bulletin No. 21.], which consists in the fact that three pairs of sensitive elements included in the common sensor are simultaneously placed in the investigated space, the outer surface of the sensor is symmetrical with respect to the coordinate planes, the centers of the outer surfaces of the sensitive elements are arranged in pairs on three axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its beginning, followed by measurement of three coordinate components and determination of the measured field strength by geometric summation of these components.

Достоинством способа является возможность измерения по трем координатным составляющим модуля вектора напряженности электрического поля и использование двойного датчика (на каждой координатной оси расположены два чувствительных элемента, симметрично относительно начала координат) с простой конструкцией чувствительных элементов в форме сферических сегментов с угловыми размерами не более θ 0 =45°. The advantage of the method is the possibility of measuring the module of the electric field strength vector by three coordinate components and the use of a double sensor (on each coordinate axis there are two sensitive elements, symmetrically relative to the origin) with a simple design of sensitive elements in the form of spherical segments with angular dimensions of no more than θ 0 = 45 °.

К недостаткам способа можно отнести формирование координатных составляющих как разность сигналов между каждой парой чувствительных элементов, находящейся на одной координатной оси, малые угловые размеры чувствительных элементов, не превышающие θ ≤ 45° снижающие чувствительность и узкий пространственный диапазон измерения, не позволяющий проводить измерения ближе, чем пять радиусов корпуса датчика. Таким образом, данный способ пригоден для измерения в условиях слабой неоднородности электрического поля.The disadvantages of this method include the formation of coordinate components as the difference of signals between each pair of sensing elements located on the same coordinate axis, small angular dimensions of sensing elements, not exceeding θ ≤ 45 °, reducing the sensitivity and a narrow spatial measurement range, which does not allow measurements closer than five radii of the sensor body. Thus, this method is suitable for measurements under conditions of weak inhomogeneity of the electric field.

Известен также способ измерения напряженности электрического поля, основанный на помещении в исследуемое пространство три пары проводящих чувствительных элементов, размещенных симметрично на диаметрально противоположных участках сферического проводящего корпуса, изолированно от него и одна от другой и расположенных в пространстве так, что прямые, соединяющие их центры, взаимно ортогональны и пересекаются в центре сферического проводящего корпуса. Каждый чувствительный элемент выполняют в виде двух несмежных участков сферы, заключенных между дугами двух больших кругов и дугой, образованной пересечением сферы с плоскостью, проходящей перпендикулярно радиусу сферы, проведенному в точку пересечения двух больших кругов с угловыми размерами θ ≤ 63,4°, а каждую пару чувствительных элементов соединяют с соответствующими входами дифференциальных интеграторов тока. Способ реализован в устройстве для измерения напряженности электрического поля [А.С. 1149189 (СССР) МКИ G01R 29/08. Устройство для измерения напряженности электрического поля / С.В. Бирюков, В.Я. Ложников, М.Д. Столяров. Опубл. 07.04.85, Бюл. № 13]. There is also known a method for measuring the strength of an electric field, based on placing three pairs of conductive sensitive elements in the space under study, placed symmetrically on diametrically opposite sections of a spherical conductive body, isolated from it and one from another and located in space so that the straight lines connecting their centers, mutually orthogonal and intersect at the center of the spherical conductive body. Each sensitive element is made in the form of two non-adjacent areas of the sphere, enclosed between the arcs of two large circles and the arc formed by the intersection of the sphere with a plane passing perpendicular to the radius of the sphere, drawn to the point of intersection of two large circles with angular dimensions θ ≤ 63.4 °, and each a pair of sensing elements are connected to the corresponding inputs of the current differential integrators. The method is implemented in a device for measuring the electric field strength [A.S. 1149189 (USSR) MKI G01R 29/08. Device for measuring the electric field strength / S.V. Biryukov, V. Ya. Lozhnikov, M.D. Stolyarov. Publ. 04/07/85, Bul. No. 13].

Способ позволяет без ориентации датчика в пространстве проводить измерение напряженности в неоднородных электрических полях. А, повышение точности, чувствительности и расширение пространственного диапазона измерений, достигается за счет усложнения конструкции чувствительных элементов, изменения их формы и увеличения угловых размеров θ 0   до ≤ 63,4°. The method allows, without orientation of the sensor in space, to measure the strength in inhomogeneous electric fields. And, increasing the accuracy, sensitivity and expanding the spatial range of measurements is achieved by complicating the design of sensitive elements, changing their shape and increasing the angular dimensions θ 0   up to ≤ 63.4 °.

К недостаткам способа следует отнести сложное конструктивное исполнение чувствительных элементов, формирование координатных составляющих как разность сигналов между парой чувствительных элементов, находящейся на одной координатной оси. Такой подход к формированию сигналов приводят к незначительному уменьшению погрешности измерения в реальных, неоднородных электрических полях и небольшому увеличению пространственного диапазона, не позволяющего проводить измерения ближе, чем 1.4R (R – радиус корпуса датчика). В результате чего, данный способ пригоден для измерения в условиях средней неоднородности электрического поля.The disadvantages of this method include the complex design of the sensitive elements, the formation of coordinate components as the difference of signals between a pair of sensitive elements located on the same coordinate axis. This approach to signal generation leads to a slight decrease in the measurement error in real, non-uniform electric fields and a slight increase in the spatial range, which does not allow measurements closer than 1.4 R ( R is the radius of the sensor body). As a result, this method is suitable for measurements under conditions of an average inhomogeneity of the electric field.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ измерения напряженности электрического поля [Патент № 2200330 РФ, МПК G 01 R 29/08, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля / С.В. Бирюков. - №2001104744; Заявлено 07.10.2002; Опубл. 27.04.2003, Бюл № 12], основанный на помещении в исследуемое пространство одновременно трех пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно её начала, нахождении трех составляющих вектора напряженности электрического поля как разности потоков по каждой паре чувствительных элементов и определении модуля вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющих, а для повышения точности измерений датчик ориентируют в электрическом поле так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через чувствительные элементы была минимальна или равна нулю, а затем поддерживают датчик в этом положении и определяют модуль вектора напряженности электрического поля по трем его составляющим. Конфигурация и размеры чувствительных элементов должны быть одинаковыми.Closest to the claimed method is a method of measuring the electric field strength [Patent No. 2200330 RF, IPC G 01 R 29/08, IPC G 01 R 29/12. Method of measuring the electric field strength / S.V. Biryukov. - No. 2001104744; Stated 10/07/2002; Publ. 04/27/2003, Bulletin No. 12], based on placing three pairs of conductive sensing elements included in the common sensor in the space under study simultaneously, balancing the outer surfaces of the sensor relative to the coordinate planes with the location of the centers of the surfaces of the sensing elements in pairs on three axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its the beginning, finding the three components of the electric field strength vector as the difference between the fluxes for each pair of sensing elements and determining the modulus of the electric field strength vector by geometric summation of its components, and to improve the measurement accuracy, the sensor is oriented in the electric field so that the sum of the electric field strength vector fluxes through the sensitive elements were minimal or equal to zero, and then they support the sensor in this position and determine the modulus of the electric field strength vector from its three components. The configuration and dimensions of the sensing elements must be the same.

Достоинством данного способа являются возможность измерения по трем координатным составляющим модуля вектора напряженности электрического поля, повышенная точность измерения в неоднородных электрических полях и расширенный пространственный диапазон измерения (за счет ориентации датчика в пространстве), а также использование двойного датчика с простой конструкцией чувствительных элементов в форме сферических сегментов с угловыми размерами не более θ 0 =45°. The advantage of this method is the possibility of measuring the module of the electric field strength vector by three coordinate components, increased measurement accuracy in inhomogeneous electric fields and an extended spatial measurement range (due to the orientation of the sensor in space), as well as the use of a double sensor with a simple design of sensitive elements in the form of spherical segments with angular dimensions no more than θ 0 = 45 °.

К недостаткам этого способа следует отнести все недостатки первого аналога и кроме этого необходимость ориентации датчика в пространстве измеряемого поляThe disadvantages of this method include all the disadvantages of the first analogue and, in addition, the need to orient the sensor in the space of the measured field

Указанные недостатки не влияют на погрешность измерения в однородном электрическом поле, т.е. поле, в котором производится градуировка способа. Однако они приводят к значительным погрешностям измерения в реальных, неоднородных электрических полях. These disadvantages do not affect the measurement error in a uniform electric field, i.e. the field in which the method is calibrated. However, they lead to significant measurement errors in real, non-uniform electric fields.

Общей особенностью всех рассмотренных способов является использование двойного датчика (по каждой оси располагаются две пары чувствительных элементов, т.е. два одинарных датчика) в дифференциальном включении. При таком включении сигналы, полученные с чувствительных элементов датчика, расположенных на одной координатной оси вычитаются. Это позволяет в аналогах исключить синфазную составляющую, присутствующую в сигналах, вызванную неоднородностью электрического поля. Такой подход в обработке сигналов датчика во всех рассмотренных способах позволил незначительно уменьшить погрешность измерения на ряду специально принятых для этого приемов. A common feature of all the considered methods is the use of a double sensor (on each axis there are two pairs of sensing elements, i.e. two single sensors) in a differential connection. With this switching on, the signals received from the sensitive elements of the sensor located on the same coordinate axis are subtracted. This makes it possible in analogs to exclude the in-phase component present in the signals caused by the inhomogeneity of the electric field. Such an approach to processing the sensor signals in all the considered methods made it possible to slightly reduce the measurement error along with a number of specially adopted techniques.

Так в первом аналоге, кроме дифференциальной обработки сигналов, ни каких специальных мер не предусмотрено. Во втором аналоге увеличивают угловой размер чувствительных элементов, при которых погрешность датчика становится минимально возможной при максимально возможном пространственном диапазоне измерения. А, в третьем - наряду с дифференциальной обработкой сигналов, датчик ориентируют в электрическом поле так, чтобы сумма потоков вектора напряженности электрического поля через чувствительные элементы была минимальна или равна нулю. So in the first analogue, except for differential signal processing, no special measures are provided. In the second analogue, the angular size of the sensitive elements is increased, at which the sensor error becomes the minimum possible with the maximum possible spatial measurement range. And, in the third, along with differential signal processing, the sensor is oriented in the electric field so that the sum of the fluxes of the electric field strength vector through the sensitive elements is minimal or equal to zero.

Таким образом, общими недостатками известных способов и прототипа являются формирование координатных составляющих как разность сигналов между парой чувствительных элементов, находящейся на одной координатной оси, узкий пространственный диапазон измерения и усложненная конструкция чувствительных элементов.Thus, the common disadvantages of the known methods and the prototype are the formation of coordinate components as the difference of signals between a pair of sensing elements located on the same coordinate axis, a narrow spatial measurement range and a complicated design of sensing elements.

Задача изобретения – при простой конструкции чувствительных элементов обеспечить упрощение процесса измерения, сохранения точности измерения модуля вектора напряженности электрического поля в условиях сильной неоднородности. The objective of the invention is to simplify the measurement process with a simple design of the sensitive elements, to maintain the accuracy of measuring the modulus of the electric field strength vector in conditions of strong inhomogeneity.

Задача достигается путем помещения в исследуемое пространство одновременно трех пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно её начала, измерении трех координатных составляющих и вычислении модуля вектора напряженности электрического поля по трем его координатным составляющим, согласно заявляемому изобретению конфигурацию и размер наружных поверхностей датчика выбирают из условия не наложения друг на друга и максимума их поверхности, а координатные составляющие определяют из формулы

Figure 00000001
по измеренным чувствительными элементами каждой пары напряженностей E 1 и E 2 .The task is achieved by placing three pairs of conducting sensing elements included in the common sensor in the space under study, balancing the outer surfaces of the sensor with respect to the coordinate planes with the location of the centers of the surfaces of the sensing elements in pairs on three axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its origin, measuring three coordinate components and calculating the modulus of the electric field strength vector by its three coordinate components, according to the claimed invention, the configuration and size of the outer surfaces of the sensor are selected from the condition that they do not overlap each other and the maximum of their surface, and the coordinate components are determined from the formula
Figure 00000001
 according to the strengths E 1 and E 2 measured by the sensitive elements of each pair.

Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1. представлена реализация способа, а на фиг.2 представлены графики погрешностей от неоднородности электрического поля для способов, реализуемых первым и вторым аналогами в зависимости от пространственного диапазона измерения и график той же погрешности заявляемого способа в большом масштабе по погрешности фиг.2а и в малом масштабе по погрешности фиг.2б.The proposed method is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2, where in FIG. 1.presents the implementation of the method, and figure 2 shows the graphs of errors from the inhomogeneity of the electric field for the methods implemented by the first and second analogs depending on the spatial range of measurement and the graph of the same error of the proposed method on a large scale in terms of the error of figure 2a and in a small to the scale according to the error of Fig. 2b.

На фиг.1 представлен двойной датчик, состоящий из тела 1 с расположенными на его поверхности чувствительными элементами 2-7. Чувствительные элементы 2-7 это наружные сферические проводящие поверхности симметричные относительно плоскостей декартовой системы координат, например, в трех ординатах тела 1, представляющего собой проводящую сферу. Центры этих поверхностей попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно её начала 0. Чувствительные элементы, выполненные в форме сферических сегментов или сферических квадратов, через измерительные устройства 8-13 попарно соединены с вычислительными устройствами 14-16, выходы которых подсоединены к вычислительному устройству 17, осуществляющему геометрическое суммирование составляющих вектора напряженности электрического поля и определяющему его модуль. Figure 1 shows a double sensor consisting of a body 1 with sensing elements 2-7 located on its surface. Sensing elements 2-7 are outer spherical conducting surfaces symmetric with respect to the planes of the Cartesian coordinate system, for example, in three ordinates of body 1, which is a conducting sphere. The centers of these surfaces are located in pairs on the axes of the same coordinate system symmetrically relative to its origin 0. Sensing elements made in the form of spherical segments or spherical squares are connected in pairs to computing devices 14-16 through measuring devices 8-13, the outputs of which are connected to a computing device 17, which performs geometric summation of the components of the electric field strength vector and determines its modulus.

Способ измерения реализуется следующим образом. The measurement method is implemented as follows.

Датчик с чувствительными элементами помещают в пространство исследуемого поля и каждой парой чувствительных элементов попарно расположенных на трех координатных осях производят измерения напряженности электрического поля E 1 x и E 2 x , E 1 y и E 2 y , E 1 z и E 2 z ., по которым из формул: The sensor with sensitive elements is placed in the space of the investigated field and each pair of sensitive elements located in pairs on three coordinate axes measure the electric field strength E 1 x and E 2 x , E 1 y and E 2 y , E 1 z and E 2 z . , according to which from the formulas:

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
Figure 00000002
 ,
Figure 00000003
 ,
Figure 00000004

определяют три составляющих вектора напряженности электрического поля. Затем вычисляют модуль вектора напряженности электрического поля путем геометрического суммирования его составляющихdetermine the three components of the electric field strength vector. Then the modulus of the electric field strength vector is calculated by geometric summation of its components

Figure 00000005
.
Figure 00000005
 ...

Для обеспечения одинаковой и максимальной чувствительности по трем координатным осям конфигурация и угловые размеры чувствительных элементов должны быть одинаковыми и максимально возможными, но не более θ 0 =45°. To ensure the same and maximum sensitivity along the three coordinate axes, the configuration and angular dimensions of the sensitive elements should be the same and maximum possible, but not more than θ 0 = 45 °.

Поставленная задача решается путем последовательного или одновременного измерения двойным датчиком (по каждой координатной оси) значения модуля вектора напряженности электрического поля Е 1 и Е 2 с последующей математической обработкой полученных значений. Достижение цели обеспечивает тот факт, что значения Е 1 и Е 2 имеют противоположные по знаку относительные погрешности δ 1 (положительная) и δ 2 (отрицательная), выражения для которых имеют вид: The problem is solved by sequential or simultaneous measurement by a double sensor (along each coordinate axis) of the modulus of the electric field strength vectorE one andE 2 with subsequent mathematical processing of the obtained values. The achievement of the goal is ensured by the fact that the valuesE one andE 2 have opposite sign relative errorsδ one (positive) andδ 2 (negative), expressions for which are:

Figure 00000006
; (1)
Figure 00000006
 ; (one)

Figure 00000007
. (2)
Figure 00000007
 ... (2)

где а=R/d – пространственного диапазона измерения, R – радиус сферического основания датчика, d – расстояние от центра сферического основания датчика до источника поля, θ 0 – угловой размер чувствительного элемента датчика.Wherea = R / d - spatial measurement range,R - radius of the spherical base of the sensor,d - distance from the center of the spherical base of the sensor to the field source,θ 0 - angular size of the sensor's sensitive element.

Аналитические выражения для этих погрешностей получаются из уравнений, представленных в работе [Бирюков С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля // Омский научный вестник. – вып.11. – Омск: ОмГТУ, 2000.– С.89 – 93] Analytical expressions for these errors are obtained from the equations presented in [Biryukov S.V. Theory and practice of constructing electrical induction sensors of potential and electric field strength // Omsk Scientific Bulletin. - issue 11. - Omsk: OmSTU, 2000. - P.89 - 93]

Графики погрешностей δ 1 и δ 2 представлены на фиг. 2а и 2б (см. погрешности для 1-го и 2-го датчика, входящих в состав двойного датчика). С учетом этих погрешностей, можно записать, что Error graphsδ one andδ 2 are presented in FIG. 2a and 2b (see the errors for the 1st and 2nd sensor included in the dual sensor). Taking these errors into account, we can write that

Figure 00000008
и
Figure 00000009
,
Figure 00000008
 and
Figure 00000009
 ,

где Е 0 – напряженность исходного электрического поля, которую нужно измерить.WhereE 0 - the strength of the initial electric field to be measured.

Для определения искомой напряженности E, отличающейся на малую погрешность от напряженности исходного электрического поля Е 0 весь процесс разобьем на несколько шагов. Причем с каждым шагом погрешность определения напряженности E будет все меньше и меньше.To determine the desired strength E , which differs by a small error from the strength of the initial electric field E 0, the whole process is divided into several steps. Moreover, with each step, the error in determining the intensity E will be less and less.

На первом шаге определяем среднее значение модуля вектора напряженности электрического поля для измеренных значений Е 1 и Е 2 , получимAt the first step, we determine the average value of the modulus of the electric field strength vector for measured valuesE one andE 2 , we get

Figure 00000010
,
Figure 00000010
 ,

где

Figure 00000011
– погрешность определения E на первом шаге. Where
Figure 00000011
 Is the error in determining E at the first step.

График зависимости погрешности δ ср1 от пространственного диапазона измерений a, представлен на фиг. 2а и 2б и он соответствует графику погрешности для первого аналога. Из графиков погрешностей δ 1 , δ 2 и δ ср1 (см. фиг. 2а и 2б) видно, что погрешность δ ср1 среднего значения напряженностей значительно меньше погрешностей δ 1 ,

Figure 00000012
и положительна. Error dependence graphδ Wed1 from the spatial measurement rangeashown in FIG. 2a and 2b and it corresponds to the error graph for the first analogue. From error graphsδ one , δ 2 andδ Wed1 (see Figs.2a and 2b) it is seen that the errorδ Wed1 the mean value of the tensions is much less than the errorsδ one ,
Figure 00000012
 and positive.

На втором шаге определяем среднее значение между E ср1 и Е 2 , близлежащими значениями напряженностей, имеющих противоположные по знаку погрешности, то получимAt the second step, we determine the average value between E cf1 and E 2 , the nearby values of the strengths having opposite errors in sign, then we get

Figure 00000013
,
Figure 00000013
 ,

где

Figure 00000014
- погрешность определения E на втором шаге. Where
Figure 00000014
 is the error in determining E at the second step.

И, в этом случае, погрешность среднего значения E ср2 будет значительно меньше погрешностей δ ср1 и δ 2 . Так, многократно пошагово находя средние значения между двумя близлежащими значениями напряженности, имеющими противоположные по знаку погрешности, находим среднее значениеAnd, in this case, the error of the average value E av2 will be significantly less than the errors δ av1 and δ 2 . So, repeatedly, step by step, finding the average values between two nearby tension values that have opposite errors in sign, we find the average value

Figure 00000015
,
Figure 00000015
 ,

для которого погрешность

Figure 00000016
лежит в минимально возможном диапазоне погрешностей ±5 % и в широком пространственном диапазоне измерений от
Figure 00000017
 (см. фиг. 2а и 2б – кривая погрешности для заявляемого способа).for which the error
Figure 00000016
 lies in the minimum possible error range of ± 5% and in a wide spatial measurement range from
Figure 00000017
 (see Fig. 2a and 2b - the error curve for the proposed method).

Сравним погрешность измерения напряженности электрического поля заявляемого способа со способами аналогов 1 и 2 (см. фиг. 2а и 2б).Let us compare the error in measuring the electric field strength of the proposed method with analogs methods 1 and 2 (see Fig. 2a and 2b).

Из графиков фиг. 2 видно, что заявляемым способом можно измерить напряженность электрического поля с погрешностью не более ±5 % в пространственном диапазоне измерения

Figure 00000017
(d=1,05R), а способами, соответствующими аналогу 1 и аналогу 2 эта же погрешность будет поддерживаться в пространственных диапазонах
Figure 00000018
 (d=5R) и
Figure 00000019
 (d=1.4R) соответственно.From the graphs in FIG. 2 shows that the claimed method can measure the electric field strength with an error of no more than ± 5% in the spatial measurement range
Figure 00000017
 ( d = 1.05R ), and by methods corresponding to analogue 1 and analogue 2, the same error will be maintained in the spatial ranges
Figure 00000018
 ( d = 5R ) and
Figure 00000019
 ( d = 1.4R ), respectively.

Таким образом, заявляемый способ при одинаковых погрешностях (не более ± 5 %) с известными способами при простой конструкции чувствительных элементов позволяет проводить измерения в более широком пространственном диапазоне, т.е. в условиях сильной неоднородности, а именно в диапазоне

Figure 00000017
.Thus, the proposed method with the same errors (no more than ± 5%) with known methods with a simple design of sensitive elements allows measurements in a wider spatial range, i.e. in conditions of strong heterogeneity, namely in the range
Figure 00000017
 ...

Заявляемый способ измерения позволяет без специально принятых мер и простой конструкции чувствительных элементов проводить изменения с повышенной точностью измерения напряженности сильно неоднородных электрических полей, в отличие от известных способов.The inventive measurement method allows, without specially taken measures and a simple design of sensitive elements, to carry out changes with increased accuracy in measuring the strength of highly inhomogeneous electric fields, in contrast to the known methods.

Claims (1)

Способ измерения напряженности электрического поля, основанный на помещении в исследуемое пространство одновременно трех пар проводящих чувствительных элементов, входящих в общий двойной датчик, симметрировании наружных поверхностей датчика относительно координатных плоскостей с расположением центров поверхностей чувствительных элементов попарно на трех осях выбранной системы координат симметрично относительно её начала, измерении трех координатных составляющих и определении модуля вектора напряженности электрического поля по трем его координатным составляющим, отличающийся тем, что конфигурацию и размер наружных поверхностей датчика выбирают из условия их неналожения друг на друга и максимума их поверхности, а координатные составляющие определяют из формулы
Figure 00000020
 по измеренным чувствительными элементами каждой пары напряженностям E 1 и E 2 .A method for measuring the strength of an electric field, based on placing three pairs of conductive sensitive elements in a common double sensor in the space under study simultaneously, balancing the outer surfaces of the sensor relative to the coordinate planes with the location of the centers of the surfaces of the sensitive elements in pairs on three axes of the selected coordinate system symmetrically relative to its origin, measuring three coordinate components and determining the modulus of the electric field strength vector by its three coordinate components, characterized in that the configuration and size of the outer surfaces the sensor is selected from the condition of their non-overlap and the maximum of their surface, and the coordinate components are determined from the formula
Figure 00000020
 according to the strengths measured by the sensitive elements of each pairE one andE 2 ...
RU2020132821A 2020-10-06 2020-10-06 Method for measuring electric field strength RU2749335C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132821A RU2749335C1 (en) 2020-10-06 2020-10-06 Method for measuring electric field strength

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020132821A RU2749335C1 (en) 2020-10-06 2020-10-06 Method for measuring electric field strength

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749335C1 true RU2749335C1 (en) 2021-06-08

Family

ID=76301647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020132821A RU2749335C1 (en) 2020-10-06 2020-10-06 Method for measuring electric field strength

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749335C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214867U1 (en) * 2022-10-19 2022-11-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Electric field strength sensor with sensing elements in the form of a spherical square

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1226354A1 (en) * 1984-10-23 1986-04-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Method of measuring strength of electric field
JPH01112173A (en) * 1987-10-26 1989-04-28 A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk Method and device for measuring nearby electric field
RU2200330C2 (en) * 2001-02-14 2003-03-10 Омский государственный технический университет Procedure measuring intensity of electric field
RU2388003C1 (en) * 2008-09-02 2010-04-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Method for electric field intensity measurement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1226354A1 (en) * 1984-10-23 1986-04-23 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Method of measuring strength of electric field
JPH01112173A (en) * 1987-10-26 1989-04-28 A T R Koudenpa Tsushin Kenkyusho:Kk Method and device for measuring nearby electric field
RU2200330C2 (en) * 2001-02-14 2003-03-10 Омский государственный технический университет Procedure measuring intensity of electric field
RU2388003C1 (en) * 2008-09-02 2010-04-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Method for electric field intensity measurement

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU214867U1 (en) * 2022-10-19 2022-11-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)" Electric field strength sensor with sensing elements in the form of a spherical square

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2388003C1 (en) Method for electric field intensity measurement
RU2749335C1 (en) Method for measuring electric field strength
RU174615U1 (en) ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR
RU175038U1 (en) ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR
RU181781U1 (en) ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR
RU190511U1 (en) ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR
RU2774056C1 (en) Method for measuring the electric field strength with determination of the maximum error
RU177779U1 (en) ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR
RU2799666C1 (en) Method for measuring the electric field strength by one component
RU207465U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD VOLTAGE WITH DUAL SENSOR
CN115728829A (en) Magnetic target positioning method based on magnetic gradient full tensor
RU207464U1 (en) DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC FIELD VOLTAGE WITH DUAL SENSOR
RU2799972C1 (en) Method for measuring the electric field strength by the equality of two components
RU2231802C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
RU2804916C1 (en) Two-coordinate cylindrical sensor of components of electric field intensity vector
RU190509U1 (en) ELECTRIC FIELD DENSITY SENSOR
RU2800074C1 (en) Method for measuring the electric field strength by the equality of three components
RU214868U1 (en) Electric field strength sensor with sensing elements in the form of a spherical rectangle
RU2200330C2 (en) Procedure measuring intensity of electric field
RU2774654C1 (en) Method for measuring the electric field strength by a dual-type sensor
RU2768200C1 (en) Double sensor of electric field strength vector components
RU2776097C1 (en) Method for measuring the electric field intensity using a dual-type sensor
RU2807952C1 (en) Single-coordinate spherical electric field strength sensor
RU194713U1 (en) ELECTRIC FIELD TENSION SENSOR
RU2773868C1 (en) Method for measuring the electric field strength with a dual sensor