УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПОТОКА ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
DEVICE TO MEASURE DENSITY OF ELECTROMAGNETIC FIELD ENERGY FLOW

Изобретение относится к устройствам для измерения или индикации электрических величин, а именно для измерения характеристик электромагнитного поля.
Известно устройство определения параметров электромагнитного поля электроустановок (Измеритель параметров электрического и магнитного полей ВЕ-МЕТР-АТ-002. Руководство по эксплуатации. МГФК 411173.004РЭ. М.: ООО «НТМ-защита», 2001. - С.4-9), включающее датчик-измеритель параметров магнитного поля, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, процессор, индикатор.
Недостатками данного устройства являются раздельное измерение электрической Е и магнитной Н напряженностей, характеризующих свойства электромагнитного поля, отсутствие измерения плотности потока энергии или энергетической нагрузки.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является установка для измерения плотности потока мощности электромагнитного поля (Патент РФ №2353942, МПК G01R 29/08. Беляев В.В. Установка для измерения плотности потока мощности электромагнитного поля. - Опубл. 27.04.2009).
Недостатком данного устройства является то, что оно может использоваться для измерения электромагнитного поля высокой частоты и при наличии генератора ВЧ-сигналов.
Цель изобретения - измерение уровня плотности потока энергии электромагнитного поля (энергетической нагрузки).
Указанная цель достигается тем, что используют две антенны: одна в виде спиралевидной рамки, а другая антенна выполнена в виде двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу, разделенных слоем диэлектрика, а так же используется процессор, который преобразует полученные значения напряженности магнитного и электрического полей в плотность потока энергии - вектор Пойнтинга (К.Шимони. Теоретическая электротехника. М.: «Мир», 1964. - С.44-49).
Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает две измеряемые антенны, одна из которых выполнена в виде спиралевидной рамки, а другая - выполнена в виде двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу, разделенных слоем диэлектрика, при этом каждая антенна имеет по два выхода, которыми соединена с входами соответствующих усилителей сигналов, являющихся приемными устройствами, выходы приемных устройств присоединены к входам соответствующего звена частотной коррекции, которые выходом соединены с входами соответствующих амплитудных детекторов, выходами амплитудные детекторы соединены с входом цифроаналогового преобразователя, выходом подключенного к входу процессора с множительным логическим элементом И, выход процессора присоединен к входу жидкокристаллического алфавитно-цифрового дисплея.
На чертеже представлена схема устройства для измерения плотности потока энергии (энергетической нагрузки) электромагнитного поля, включающая электроустановку переменного тока 1, измеряемую антенну 4 магнитного поля со спиралевидной рамкой 5, измеряемую антенну 2 электрического поля с двумя плоскими проводящими пластинами 3, расположенными параллельно друг другу и разделенными слоем диэлектрика, усилитель 7 для сигналов напряженности магнитного поля и усилитель 6 для электрического поля, звено частотной коррекции 9 для магнитного поля и звено частотной коррекции 8 для электрического поля, амплитудный детектор 11 для магнитного поля и амплитудный детектор 10 для электрического поля, цифроаналоговый преобразователь 12, процессор с множительным логическим элементом И 13, жидкокристаллический алфавитно-цифровой дисплей 14, магнитные волны 15, объект воздействия их 16.
Предлагаемое устройство работают следующим образом.
Переменное электромагнитное поле 16 электроустановки переменного тока 1, воздействуя на спиралевидную рамку 5 измеряемой антенны магнитного поля 4 и на две плоские проводящие параллельные пластины 3, разделенные слоем диэлектрика, измеряемой антенны 2 электрического поля, подключенные к блоку питания (на схеме не представлен), создает переменный ток, пропорциональный величине напряженности воздействующего электромагнитного поля 16. Полученный сигнал переменного тока поступает на вход соответствующего усилителя 7 магнитного поля и усилителя 6 электрического поля, имеющие входное полное сопротивление, близкое к нулю. На выходе усилителей 6 и 7 формируется сигнал переменного напряжения, кратный величине входящего переменного тока. Переменное напряжение с выхода усилителей 6 и 7 поступает на соответствующее звено частотной коррекции 9 для магнитного поля и звено частотной коррекции 8 для электрического поля, учитывающие особенности частотных свойств измеряемых антенн 4 и 5 и усилителей 6 и 7. После звена частотной коррекции 8 и 9 сигнал переменного напряжения подается на вход соответствующего амплитудного детектора 11 для магнитного поля и амплитудного детектора 10 для электрического поля, которые преобразуют входное переменное напряжение в постоянное с величиной, равной амплитуде входного переменного напряжения.
Полученный сигнал переменного напряжения, пропорциональный напряженности электромагнитного поля, поступает на вход цифроаналогового преобразователя 12, результирующего числовые значения величин зарегистрированных сигналов электромагнитного поля, которые анализируются в процессоре 13, и с помощью множительного логического элемента И рассчитывается плотность потока энергии (энергетическая нагрузка) электромагнитного поля, результат расчетных значений индуцируется на жидкокристаллический алфавитно-цифровой дисплей 14.
Таким образом, использование в предлагаемом устройстве процессора с множительным логическим элементом И позволяет определить плотность потока энергии, то есть энергетическую нагрузку электромагнитного поля.