СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДАТЧИКОМ СДВОЕННОГО ТИПА
METHOD FOR MEASURING THE ELECTRIC FIELD STRENGTH BY A DUAL-TYPE SENSOR

Изобретение относится к области измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.
Известен способ измерения напряженности электрического поля [Патент № 2200330 РФ, МПК G01R 29/08, МПК G01R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля / С.В. Бирюков. - №2001104744; Заявлено 07.10.2002; Опубл. 27.04.2003, Бюл № 12] путем помещения в исследуемое пространство датчика с чувствительными элементами, 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. Конфигурация и размеры чувствительных элементов должны быть одинаковыми.
Недостатком способа является то, что для достижения повышенной точности измерения необходима ориентация датчика в электрическом поле.
помещении
измерении
при этом
помещают
определяют
вычисляют
определяют
Е
Е
k
E
E
k=δ
/δ
k
1
2
0
1
2
1
2
0
2
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ измерения напряженности электрического поля повышенной точности, [Патент № 2743617 РФ, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля повышенной точности / С.В. Бирюков, Е.Г. Глуховеря - №2020118083; Заявлено 02.06.2020; Опубл. 20.02.2021, Бюл № 5], основанный на поочередном  датчика в исследуемую точку поля и  модуля вектора напряженности поля по его выходному сигналу,в туже точку поля  второй датчик, имеющий противоположную по знаку и отличающуюся по модулю погрешность и по немумодуль вектора напряженности электрического поля, а затем по определенным модулям вектора напряженности электрического поля и  их отношение =/ и отношение их погрешностей =1.56-(-1.3), по которым  погрешности
и ,
вычисляют
определяют
E
=E
1+δ
E
=E
1+δ
Е
Е
+Е
2
0
1
1
0
2
2
0
0
через которые напряженности '/() и ''/(), а затем среднее значение модуля вектора напряженности электрического поля по формуле =(''')/.
Недостатком способа является усложненный процесс измерения, требующий поочередное внесение в исследуемую точку поля двух датчиков с последующим вычислением результата измерений на внешнем вычислительном устройстве. Кроме этого появляется дополнительные погрешности, связанные с неточностью позиционирования датчиков в исследуемой точке поля и округлением результатов измерений при отдельных измерениях и вычислениях.
Задача изобретения - упрощение процессов измерений и вычислений результата измерений, и как следствие повышение точности измерений.
помещения
измерении
вычисляют
определяют
Е
Е
k
E
E
k=δ
/δ
k
1
2
0
1
2
1
2
0
2
Задача достигается путем  в исследуемую точку поля датчиков, имеющих противоположные по знаку и отличающимися по модулю погрешностями и  модулей вектора напряженности электрического поля  и  по которым  их отношение =/ и отношение их погрешностей =1.56-(-1.3), по которым  погрешности
и ,
вычисляют
определяют
согласно изобретению,
выполняют
помещение
измерение
вычисляют
E
=E
1+δ
E
=E
1+δ
Е
Е
+Е
2
Е
Е
E
0
1
1
0
2
2
0
0
1
2
через которые напряженности '/() и ''/(), а затем среднее значение модуля вектора напряженности электрического поля по формуле =(''')/, датчик  сдвоенным, конструктивно объединив два двойных датчика в один, обеспечивая их одновременное  в исследуемую точку поля и одновременное модулей вектора напряженности электрического поля и , а среднее значение встроенным в датчик измерительно-вычислительным устройством.
Предлагаемый способ поясняется фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 представлены действия, направленные на реализацию, способа, а на фиг. 2 представлена реализация способа.
Е.
На фиг. 2 представлен сдвоенный датчик, состоящий из сферического основания 1 с расположенными на его поверхности чувствительными элементами 2-5. Чувствительные элементы 2-5 это наружные сферические проводящие поверхности попарно расположенные на одной координатной оси, проходящей через центр сферического основания и расположенные симметрично относительно начала 0 координат. Чувствительные элементы 2, 3, выполненные в форме сферических сегментов, соединены с соответствующими входами дифференциального интегратора тока (ДИТ1) 6, а чувствительные элементы 4, 5, выполненные в форме полусфер соединены с соответствующими входами дифференциального интегратора тока (ДИТ2) 7. Выходы дифференциальных интеграторов тока 6 и 7 через измерительно - вычислительное устройство 8 соединены с блоком регистрации результата измерений 10. Измерительно-вычислительное устройство 8 состоит из вычислительного устройства 9 и сумматора 10 с коэффициентом суммирования 1/2, выход которого соединен с блоком регистрации результата измерений 11, регистрирующим результат измерения
помещают
измеряют
вычисляют
определяют
E
E
Е
Е
k
E
E
k=δ
/δ
k
Е
Е
k
k
Е
Е
1
2
.
1
2
0
1
2
1
2
0
1
2
0
1
2
2
Способ измерения реализуется следующим образом. В исследуемую точку электрического поля сдвоенный датчик, конструктивно объединяющий два двойных датчика, имеющих противоположные по знаку погрешности, вызванные неоднородностью поля. Каждым датчиком, входящим в сдвоенный датчик одновременно модули вектора напряженности электрического поля в данной точке пространства, соответственно равные и  Затем по измеренным напряженностям  и  их отношение =/, через которые по эмпирической формуле вычисляют коэффициент =1.56-(-1.3),характеризующий отношение погрешностей измерения и . По полученным значениям  и  погрешности измерения  и
и .
вычисляют
находят
E
E
=E
1+δ
E
=E
1+δ
Е
Е
+Е
2
0
0
1
1
0
2
2
0
0
Далее напряженности исходного поля ,полученныепервым '/() и вторым датчиком ''/(). Затем по ним среднее значение модуля вектора напряженности электрического поля = (''')/, являющиеся результатом измерения.
Упрощение процесса измерений происходит за счет объединения двух сдвоенных датчиков в одном и вычислением результата измерений внутренним измерительно-вычислительным устройством. Внешне процесс измерения предлагаемым методом сводится к обычному методу внесения датчика в электрическое поле. Повышение точности измерения достигается исключением погрешности позиционирования двух датчиков в одной точке пространства исследуемого поля и исключения промежуточных округлений результатов измерений при отдельных измерениях и вычислениях.
Таким образом, используя заявляемый способ измерения можно добиться значительного упрощения процесса измерений и повышения точности измерения за счет исключения погрешности позиционирования двух датчиков в одной точке пространства исследуемого поля и промежуточных округлений результатов измерений при отдельных измерениях и вычислениях.