УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, ИЗЛУЧАЕМЫХ ПРИБОРАМИ С ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ

Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для измерения интенсивности электромагнитного излучения от электроустановок и антенн при оценке степени биологической опасности электромагнитного излучения.
Электричество играет большую роль в жизни человека. С другой стороны, наряду с новыми возможностями использования электрической энергии возникает синдром боязни населения перед электромагнитными полями, которые присутствуют при работе электропитаемого прибора. Законодательные органы реагируют на это принятием различных законов и правил, регламентирующих допустимые нормы воздействия электромагнитных полей на человека (EN V 5016, EN 50366,26 Blmsch V, DIN, DE 0848, BGV В 11), где подчеркивается необходимость изучения и принятия мер по уменьшению их воздействия. В соответствии с этими нормами сформулированы требования и к средствам измерения, заключающиеся в возможности определения реально допустимой нагрузки на человека изотропного и совместного воздействия электрического и магнитного полей, которые вместе создают возникновение электрического тока в теле человека. Измерительные средства должны быть малы настолько, чтобы они могли фиксировать достаточно точно результаты измерений, находясь даже в непосредственной близости от источника магнитного поля.
Известен датчик измерения напряженности электрического поля электромагнитного излучения [Motohisa Kanda, Landy D. Driver. A BROADBAND, ELECTRIC-FIELD PROBE USING RESISTIVELY TAPERED DIPOLES, 100 kHz - 18 GHz. IEEE-MTT-S. Int. Microwave Symp. Baltimore, Md, June 2-4, 1986, Dig. P.p.621-624.], состоящий из приемной антенны в виде двух симметричных резистивных вибраторов с изменяющейся шириной и включенного между вибраторами преобразователя напряжения, содержащего детектирующий диод. Электрический ток в приемной антенне, наведенный внешним переменным электрическим полем, после детектирования преобразуется в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна напряженности электрического поля.
Недостатками этого датчика являются ограничение по нижнему диапазону рабочих частот и низкая чувствительность.
Известно устройство для регистрации электрического поля электромагнитного излучения [Samuel Hopfer, Zdenek Adler. AN ULTRA BROADBAND (200 kHz - 26 GHz) HIGH SENSITIVITY PROBE. IEEE transactions on instrumentation and measurement, vol.29,
4, December 1980, p.p.445-451], состоящее из приемной антенны в виде двух симметричных резистивных вибраторов и включенного между вибраторами преобразователя напряжения, электрическая схема которого содержит детектирующий диод, параллельно которому подключены последовательно соединенные резистор и конденсатор, образующие корректирующую электрическую цепь, которая выравнивает частотную характеристику датчика в диапазоне рабочих частот и увеличивает нижнюю частоту диапазона. Величина постоянного напряжения с выхода датчика пропорциональна величине переменного тока в детектирующем диоде.
Недостатком известного устройства является низкая чувствительность к переменному электрическому полю. Это обусловлено делением переменного высокочастотного тока, возбуждаемого переменным электрическим полем в приемной антенне, между детектирующим диодом и корректирующей цепью, что уменьшает величину постоянного напряжения после детектирования в диоде на выходе датчика.
Известно устройство для измерения характеристик электромагнитных полей, излучаемых приборами с электропитанием, содержащее стержневой держатель, установленную на нем антенну в виде трех излучателей, смонтированных во взаимно перпендикулярных плоскостях и сообщенных проводами с контактами подключения к блоку регистрации электромагнитных полей (US №4277744, G01N 31/02, опубл. 1981.07.07).
Недостатком данного устройства является то, что три выполняющие функцию антенн пластины, смонтированные взаимно перпендикулярно друг другу в трех координатных плоскостях и сообщенные проводами с контактами подключения к блоку регистрации слабых электромагнитных полей, закреплены на металлическом держателе, ось которого совпадает с направлением одной из пластин. Поэтому электромагнитное излучение от такого держателя, равно как и излучение от проводников, расположенных внутри держателя, накладываются на слабые сигналы, полученные от пластин, и искажают их. В результате того, что обработке подлежит уже искаженный сигнал, то и конечные параметры становятся недостоверными и неточными. Так как многие электроприборы излучают низкоуровневое электромагнитное излучение, то при оценке их влияния на здоровье человека могут быть получены ошибочные данные, переводящие эти приборы в категорию вредных для здоровья человека.
Технической задачей полезной модели является изменение формы металлического держателя для того, чтобы вывести его из направления совпадения с направлениями расположения излучателей и формируемых ими полей.
Технический результат заключается в повышении достоверности снимаемых показателей электромагнитного излучения за счет повышения чувствительности датчика в широком диапазоне частот изменения характеристик электромагнитного поля и исключения влияний на них металлического держателя.
Указанный технический результат достигается тем, устройство для измерения характеристик электромагнитных полей, излучаемых приборами с электропитанием, содержит держатель, выполненный в виде изогнутой полой металлической трубки, состоящей из трех участков, закрепленную на одном конце держателя и выполненную в виде многогранника из немагнитного и неэлектропроводящего материала головку с контактными гнездами, антенную систему в виде металлических стержней и трех излучателей, оси которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем каждый из излучателей представляет собой установленные в противолежащих гнездах головки два соосных металлических штыря одинаковой длины, металлические стержни антенной системы установлены в гнездах головки под углом 45° к оси любого излучателя, ось участка держателя, закрепленного на головке, расположена под углом 45° к оси любого излучателя, ось второго участка расположена под углом 90° к оси первого участка, а ось третьего участка совпадает с осью одного из излучателей.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для измерения характеристик электромагнитных полей, излучаемых приборами с электропитанием.
Устройство представляет собой трехмерный измеритель характеристик электромагнитного поля и позволяет легко измерять его напряженность независимо от его направленности и в одной точке.
Устройство для измерения характеристик электромагнитных полей, излучаемых приборами с электропитанием, содержит стержневой держатель 1, выполненный в виде изогнутой полой металлической трубки состоящей их трех участков, внутри которой пропущены соединительные провода (не показаны), на выходе одними концами подключаемые к контактам блока регистрации характеристик электромагнитных полей (блок не показан). На одном конце держателя 1 закреплена выполненная из немагнитного и неэлектропроводящего материала головка 2 в виде многогранника, в
которой смонтировано тринадцать посадочных гнезд 3 в виде контактов, к которым подключены другие концы соединительных проводов. На головке 2 установлена антенная система, выполненная в виде трех излучателей, оси которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, и металлических стержней. Каждый из излучателей выполнен в виде устанавливаемых в противолежащие гнезда 3 головки 2 двух соосных металлических штырей 4 одинаковой длины.
Таким образом, антенная система выполнена широкоохватываемой и представляет собой резонансный контур, чувствительный к колебаниям, образующимся в результате электромагнитных процессов при работе какого-либо электроприбора.
Для исключения искажений со стороны держателя 1 его часть 5 закреплена на головке 2 в одной из ее вершин под углом 45° к оси любого излучателя. Металлические стержни 6 расположены в посадочных гнездах 3 в вершинах головки 2 под углом 45° к оси любого излучателя. Ось участка 7 держателя 1 расположена под углом 90° к оси участка 5. Ось третьего участка 8 держателя 1 совпадает с осью одного из излучателей. При таком исполнении исключается непрогнозируемое влияние металлического держателя на слабые сигналы, получаемые от излучателей антенны.
Настоящая полезная модель промышленно применима, изготовлена в лабораторных условиях и по результатам проведенных опытов показывает высокую достоверность полученных измерением данных.