Patent RU-44832-U1 (RU)
Title: Устройство для измерения напряженности электрического и магнитного поля промышленной частоты
IPC: G01R29/08
Filed: 2004-10-25
Granted: 2005-03-27
Abstract: Устройство обеспечивает возможность измерения практически одновременно напряженности как электрического, так и магнитного поля в одной точке пространства. В измерительный модуль дополнительно введен коммутатор аналоговых сигналов. связанный с одной стороны с тремя емкостными изотропными датчиками электрического поля, расположенными на поверхности шарообразного корпуса по осям X, Y, Z, а с другой стороны с предварительным усилителем-мультиплексором, снабженным регулятором коэффициента усиления. 
     Принцип работы блок-схемы прибора "EFA-3" (рис.3): 
     Основой данного прибора являются изотропные датчики электрического (1) и магнитного поля (2) (Изотропный означает ненаправленный). 
     Задача датчика поля - преобразование напряженности поля в электрический сигнал соответствующей величины. 
     На выходе изотропного датчика (1) и (2) присутствуют 3 сигнала, которые соответствуют напряженности поля по трем осям координат. 
     Электрические сигналы с датчиков (1) и (2) поступают на усилитель-мультиплексор (блоки (2) и (11) соответственно). Данные блоки идентичны, и имеют 3 входных канала и 3 выходных канала (идентичных). 
     Основные задачи усилителя-мультиплексора состоят в следующем: 
     - Усиление сигнала с датчиков до величины, удобной для дальнейшей обработки, 
     - Получение модуля сигнала, то есть инвертирование отрицательной полуволны сигнала (рис.4). 
     - Выпрямление сигнала, то есть получение его среднего значения. 
     Рис.3. Блок-схема измерительного прибора (на примере анализатора EFA-3 производства компании "Wandel & Goltermann GmbH") для контроля уровней ЭМП в диапазоне частот до 30 кГц 
     Рис.4. Процесс преобразования электрического сигнала в усилителе-мультиплексоре (блок 2 и 11) 
     Далее выпрямленный сигнал с блоков (2) и (11) поступает в трехканальный аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) - блоки (3) и (12), где и преобразуется в цифровую форму. 
     Из модуля АЦП три сигнала в цифровом виде поступают на обработку в цифровой сигнальный процессор (блоки (4) и (13)). 
     Задачей цифрового сигнального процессора является выполнение следующей математической операции: 
     
       
     
     где U - результирующее значение электрического сигнала, [В]; 
     U X ;Uy;U Z - электрические сигналы, соответствующие ортогональным составляющим напряженности электрического или магнитного поля (ортогональные означает - по осям координат X, Y, Z), [В]. 
     Далее результирующий сигнал с цифрового сигнального процессора (блоки 4 и 13) поступает на микроконтроллер (блоки 5 и 14) 
     Каждый из микроконтроллеров имеет часы реального времени (6) и (15), память данных (7) и (16), интерфейс RS232 (9) и (19) Вывод результатов измерения на индикатор осуществляется микроконтроллером (14). 
     Таким образом, прибор «EFA-3» (рис.5) состоит из двух модулей, причем измерение электрического поля производится измерительным зондом (он показан на рисунке на штативе), а измерение магнитного поля производится блоком интерфейса. Такая система не всегда удобна, так как она стационарна, и отсутствует возможность одновременного измерения напряженности поля в одной точке пространства.