×
17.06.2023
223.018.7fa9

Результат интеллектуальной деятельности: СДВОЕННЫЙ ДАТЧИК СОСТАВЛЯЮЩИХ ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения составляющих вектора напряженности электрического поля. Сущность: датчик для измерения напряженности электрического поля содержит проводящую сферу, на поверхности которой диаметрально противоположно установлены изолированные друг от друга и от сферы чувствительные электроды, выполненные в виде восьми конгруэнтных сферических треугольников, ограниченных тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, точка пересечения которых совпадает с центром сферы. Датчик содержит также шесть чувствительных элементов, выполненных в форме сферических сегментов с угловыми размерами θ≤45°, попарно расположенных на диаметрально противоположных участках сферы по трем координатным осям, проходящим по линиям пересечения трех взаимно перпендикулярных плоскостей, разделяющих сферу на восемь конгруэнтных треугольников. Технический результат: повышение точности измерения напряженности неоднородных электрических полей в широком пространственном диапазоне измерений. 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения составляющих вектора напряженности электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.

Известен датчик, реализованный в способе измерения напряженности электрического поля, [Патент RU № 2388003, МКИ G01R 29/12, G01R 29/08], содержащий электропроводящую сферический корпус с тремя парами электропроводящих чувствительных элементов, попарно и симметрично расположенных относительно поверхности датчика на его координатных осях, проходящих через центр сферического корпуса, при этом чувствительные элементы и корпус датчика изолированы друг от друга.

Достоинством датчика является то, что он выполняется двойным, так как по каждой координатной оси датчика расположены диаметрально противоположные пары чувствительных элементов в форме сферических сегментов. О составляющих вектора напряженности электрического поля судят по разности зарядов между противоположными парами чувствительных элементов. Использование датчика в дифференциальном включении приводит к повышению точности измерений, за счет уменьшения синфазных составляющих, т.е. внешних электрических помех.

Недостатком датчика является то, что его чувствительные элементы, имеют форму сферического сегмента, угловой размер которых для исключения их перекрытия, составляет θ0≤45°. Датчик с такими угловыми размерами чувствительных элементов в неоднородном поле имеет положительную погрешность. В результате значение напряженности электрического поля будет завышено.

Наиболее близким является датчик для измерения напряженности электрического поля [А.с. 1689884 СССР, МКИ G01R 29/12 Устройство для измерения напряженности электрического поля / Пучков Г.Г, Соколов А.Г. - №4724939/21; Заявл. 26.07.89; Опубл. 07.11.91, Бюл. № 41.], содержащий проводящую сферу, на поверхности которой диаметрально противоположно установлены изолированные друг от друга и от сферы чувствительные электроды, выполненные в виде восьми конгруэнтных сферических треугольников, ограниченных тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, точка пересечения которых совпадает с центром сферы. Чувствительные электроды объединяют по две группы чувствительных элементов, образующие две полусферы и измеряют между каждой парой сформированными чувствительными элементами электрический ток. Последовательно формируя из электродов датчика чувствительные элементы в форме полусфер, разделенных координатными плоскостями YOZ, XOZ и XOY, измеряют составляющие EX, EY и EZ вектора напряженности электрического поля E.

Датчик прототипа выполнен двойным датчиком и обладает теми же достоинствами, что и датчик аналога.

Недостатком датчика является то, что его чувствительные элементы, сформированные из восьми конгруэнтных треугольников, имеют форму полусфер, угловой размер которых составляет θ0=90°. Датчик с такими угловыми размерами чувствительных элементов в неоднородном поле имеет отрицательную погрешность. В результате значение напряженности электрического поля будет занижено.

Общим недостатком известных датчиков является низкая точность при измерении неоднородных электрических полей и ограниченный пространственный диапазон измерения до источника поля - несколько линейных размеров датчика.

Задача изобретения - повышение точности измерения напряженности неоднородных электрических полей, расширение пространственного диапазона измерения и функциональных возможностей.

Задача достигается тем, что в известный датчик для измерения напряженности электрического поля, содержащий проводящую сферу, на поверхности которой диаметрально противоположно установлены изолированные друг от друга и от сферы чувствительные электроды, выполненные в виде восьми конгруэнтных сферических треугольников, ограниченных тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, точка пересечения которых совпадает с центром сферы, согласно заявляемому техническому решению введены шесть чувствительных элементов, выполненных в форме сферических сегментов с угловыми размерами θ0≤45°, попарно расположенных на диаметрально противоположных участках сферы по трем координатным осям, проходящим по линиям пересечения трех взаимно перпендикулярных плоскостей, разделяющих сферу на восемь конгруэнтных треугольников.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен сдвоенный двойной датчик составляющих вектора напряженности электрического поля, находящийся в электрическом поле; на фиг. 2 показано разложение сдвоенного датчика, на составляющие его датчики с выделением их чувствительных электродов (2-9) и элементов (10-15); на фиг. 3 и фиг. 4 показаны форма и угловые размеры чувствительных электродов (2-9) и чувствительных элементов (10-15) соответственно; на фиг. 5 представлены графики погрешностей от неоднородности электрического поля для датчиков, реализуемых аналогом и прототипом и предлагаемым сдвоенным датчиком в зависимости от пространственного диапазона измерения a=R/d (R - радиус корпуса 1 датчика, d - расстояние от центра корпуса 1 датчика до источника поля).

Основу сдвоенного датчика составляет проводящая сфера 1 покрытая методом напыления тонким слоем диэлектрика (фиг. 1). На поверхности сферического слоя диэлектрика нанесены восемь проводящих чувствительных электродов (2-9), выполненных в виде конгруэнтных равносторонних сферических треугольников (фиг. 3). Чувствительные электроды 6-9 на фиг. 1 и фиг. 2 не просматриваются. Чувствительные электроды 6-9 покрываются тонким слоем диэлектрика, на поверхность которого наносятся шесть чувствительных элементов (10-15), выполненных в форме сферических сегментов (фиг. 4). Чувствительный элемент 12 на фиг. 1 и фиг. 2 не просматривается. Таким образом, сдвоенный датчик представляет собой слоистую конструкцию в форме сферы. Поскольку проводящие части датчика, такие как сфера, чувствительные электроды и элементы изолированы между собой тонким слоем диэлектрика и имеют малую толщину в виду напыления, то всю слоёную конструкцию датчика можно считать сплошной проводящей сферической поверхностью, а каждая проводящая часть датчика в электрическом поле будет иметь практически одинаковый электрический потенциал. Кроме этого для обеспечения равного потенциала всех частей датчика, его чувствительные электроды и элементы должны быть подключены к измерительным устройствам с низкоомным входом. В качестве устройств с низкоомным входом могут быть использованы измерители тока, интеграторы тока (усилители заряда). Предпочтение следует отдавать интеграторам тока, т.к. его выходное напряжение не зависит от частоты поля и пропорционально зарядам, индуцированным на чувствительных элементах датчика. Проводящая сфера 1 может являться средней точкой датчика для измерительной цепи.

Датчик работает следующим образом.

При внесении сдвоенного датчика в электрическое поле на проводящих электродах 2-9 первого датчика и 10-15 второго датчика индуцируются электрические заряды, величина которых пропорциональна измеряемой напряженности электрического поля Е. Формируя из электродов 2-9 противоположные пары групп чувствительных элементов в форме полусфер, состоящих из четырех чувствительных электродов: по оси X - 2, 3, 4, 5 и 6, 7, 8, 9; по оси Y - 3, 4, 7, 8 и 2, 5, 6, 9; по оси Z - 2, 3, 6, 7 и 4, 5, 8, 9, разделенных координатными плоскостями YOZ, XOZ и XOY, первым датчиком измеряют разности зарядов между электрически соединенными парами составных чувствительных элементов, пропорциональных составляющим Ex1, Ey1 и Ez1, а одновременно вторым датчиком измеряют разности зарядов между чувствительными элементами по оси X - 10 и 12, по оси Y - 11 и 14, по оси Z - 13 и 15, пропорциональные составляющим Ex2, Ey2 и Ez2. По измеренным составляющим вектора напряженности электрического поля первым и вторым датчиками, входящими в состав сдвоенного датчика определяют модули напряженностей электрического поля, одновременно измеренные в одной точке

первый датчик ;

второй датчик ,

а затем по формуле определяют напряженность измеряемого электрического поля.

Использование сдвоенного датчика повышает точность измерения неоднородных электрических полей. Повышение точности достигается тем, что в неоднородном поле измеренные значения напряженности Е1 и Е2 содержат противоположные по знаку относительные погрешности от неоднородности поля, соответственно равные и .

С учетом погрешностей, можно записать

и ,

где Е - напряженность исходного электрического поля.

Напряженность измеряемого поля определится по формуле

,

где - погрешность измерения, вызванная неоднородностью поля.

Таким образом, получаем значения напряженности электрического поля с погрешностью δ в два раза меньшей, чем разность модулей погрешностей δ1 и δ2.

Уменьшение погрешности подтверждает фиг. 5, где в качестве примеров приведены графики погрешности от неоднородности электрического поля точечного заряда в зависимости от относительного расстояния a=R/d (где R - радиус сферы датчика, d – расстояние от центра сферы датчика до источника поля) для аналога δ1, прототипа δ2 и заявляемого устройства δ.

В основе построения графиков погрешностей δ1, δ2 и δ лежит известное выражение для расчета погрешности от неоднородности поля датчиков сферической формы [Бирюков С.В. Расчет и измерение напряженности электрического поля в электроустановках сверх - и ультравысокого напряжения /С.В. Бирюков, Ф.Г. Кайданов, Р.А. Кац, Е.С. Колечинский, В.Я. Ложников, Н.С. Смекалова, М.Д. Столяров //Влияние электроустановок высокого напряжения на окружающую среду: Переводы докладов Международной конференции по большим электрическим системам (СИГРЭ-86) (Энергетика за рубежом) / Под ред. Ю.П. Шкарина. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - С. 6-13].

,

где а=R/d- пространственного диапазона измерения, R - радиус сферы датчика, d - расстояние от центра сферы датчика до источника поля, θ0 - угловой размер чувствительного элемента датчика. Для первого и второго датчиков, входящих в состав сдвоенного датчика угловые размеры чувствительных элементов соответственно равны θ0=90° и θ0≤45°

Из графиков фиг. 5 следует, что предложенный сдвоенный датчик позволяет не только значительно снизить погрешность измерения неоднородных электрических полей (см. график для заявляемого датчика), но и расширить пространственный диапазон измерения. График погрешности для заявляемого сдвоенного датчика показывает, что погрешность измерения датчика не более +5 % на расстояниях от источника поля, соизмеримым с радиусом корпуса датчика, т.е. при полном пространственном диапазоне измерения 0≤a≤1 (d=R). В то время как для аналога и прототипа при той же погрешности пространственные диапазоны измерения соответственно равны 0≤a≤0.24 (d≈4R) и 0≤a≤0.3 (d≈3R).

Предлагаемый датчик напряженности состоит из двух независимых двойных датчиков, объединенных одним конструктивным решением, и представляет собой сдвоенный датчик. Эта особенность датчика позволяет расширить его функциональные возможности. Например, можно использовать каждый из датчиков раздельно или одновременно. Одновременное использование сдвоенного датчика рассмотрено на выше приведенном примере. Из-за своей универсальности, сдвоенный датчик можно использовать как одно-, двух- и трехкоординатным, а также одинарным, двойным и сдвоенным.

Таким образом, использование сдвоенного датчика позволяет добиться значительного повышения точности измерения напряженности неоднородных электрических полей в широком пространственном диапазоне измерений по сравнению с известными датчиками и расширить функциональные возможности самого сдвоенного датчика.

Датчик для измерения напряженности электрического поля, содержащий проводящую сферу, на поверхности которой диаметрально противоположно установлены изолированные друг от друга и от сферы чувствительные электроды, выполненные в виде восьми конгруэнтных сферических треугольников, ограниченных тремя взаимно перпендикулярными плоскостями, точка пересечения которых совпадает с центром сферы, отличающийся тем, что в него введены шесть чувствительных элементов, выполненных в форме сферических сегментов с угловыми размерами θ≤45°, попарно расположенных на диаметрально противоположных участках сферы по трем координатным осям, проходящим по линиям пересечения трех взаимно перпендикулярных плоскостей, разделяющих сферу на восемь конгруэнтных треугольников.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 41 items.
12.04.2020
№220.018.1443

Способ и устройство идентификации постоянных магнитов по объемной намагниченности

Изобретение относится к идентификации постоянных магнитов по объемной намагниченности из опытной партии, изготовленной из одинаковой марки сплава, форме и геометрии. Устройство для определения одинаковой намагниченности опытных образцов постоянных магнитов содержит основание, настольные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718641
Дата охранного документа: 10.04.2020
15.05.2020
№220.018.1cf7

Электротехнический комплекс поршневого компрессора на основе линейной магнитоэлектрической машины

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – обеспечение высокого электромагнитного усилия на всем ходу якоря. Электротехнический комплекс включает в себя систему управления, программное обеспечение, датчики силы и перемещения, аккумуляторную батарею, поршневой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720882
Дата охранного документа: 13.05.2020
16.05.2020
№220.018.1d7d

Устройство защиты от замыканий в обмотках однофазного трансформатора

Использование: в области электроэнергетики для защиты трансформаторов от замыканий в его обмотках. Технический результат - повышение чувствительности устройства защиты к витковым замыканиям в обмотках однофазного трансформатора за счет возможности вращения цилиндрической катушки индуктивности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720946
Дата охранного документа: 15.05.2020
29.05.2020
№220.018.21c3

Способ работы поршневого двухступенчатого компрессора и устройство для его осуществления

Предложенный способ работы заключается в использовании столба жидкости для сжатия газа во второй ступени, при этом давление жидкости создается в подпоршневой полости первой ступени. Компрессор содержит приводной вал (1) и картер (2) с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом привода,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722116
Дата охранного документа: 26.05.2020
03.06.2020
№220.018.232d

Поршневой двухступенчатый компрессор

Изобретение относится к области машин объемного вытеснения и может быть использовано при создании компрессоров среднего и высокого давления. Поршневой двухступенчатый компрессор содержит цилиндры 1 первой и 2 второй ступени, поршни 3 и 4, соединенные штоком 5 с приводом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002722588
Дата охранного документа: 01.06.2020
12.06.2020
№220.018.266b

Устройство для обогрева салона автомобиля в экстремальных ситуациях (варианты)

Изобретение относится к области конструкции и эксплуатации транспортных средств, преимущественно автомобилей. Устройство для выработки энергии содержит турбину, которая устанавливается на крыше автомобиля и имеет вертикальную ось вращения, а ее лопасти представляют собой пластины, выполняющие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002723198
Дата охранного документа: 09.06.2020
25.06.2020
№220.018.2b3a

Газоанализатор диоксида азота

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота. Сущность изобретения: полупроводниковый датчик диоксида азота, содержащий полупроводниковое основание, нанесенное на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724290
Дата охранного документа: 22.06.2020
11.07.2020
№220.018.3194

Способ спуска отделяющейся части ступени ракеты-носителя и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к ракетам-носителям (РН) с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД). Способ спуска отделяющейся части (ОЧ) ступени РН основан на ориентации и стабилизации положения ОЧ двигательной установкой вперед, приложении управляющих моментов путём сброса продуктов газификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726214
Дата охранного документа: 09.07.2020
24.07.2020
№220.018.36c7

Способ повышения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при прогнозировании работы магистральных нефтепроводов, работающих не на проектных мощностях. Предложен способ повышения эффективности эксплуатации магистральных нефтепроводов с использованием существующего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727511
Дата охранного документа: 22.07.2020
24.07.2020
№220.018.37eb

Способ определения толщины тонких пленок

Использование: для определения толщины тонких пленок. Сущность изобретения заключается в том, что осаждают тонкие пленки с различной толщиной слоя на подложку, измеряют толщину слоя методом атомно-силовой микроскопии, измеряют аналитический сигнал рентгеновской флуоресценции от элементов пленки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727762
Дата охранного документа: 23.07.2020
Showing 11-20 of 24 items.
13.10.2018
№218.016.91cb

Средство, включающее циклический олигомер глюкозы (варианты), его применение и способ создания обратимой фармакологически индуцируемой гипометаболии и гипотермии

Группа изобретений относится к фармацевтической композиции, предназначенной для создания лекарственного средства для индуцируемой гипометаболии и гипотермии у млекопитающих. Фармацевтическая композиция включает бета-блокатор пропранолол, симпатолитик резерпин, антиангинальный препарат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669399
Дата охранного документа: 11.10.2018
09.05.2019
№219.017.4cdc

Биочип с многофункциональной системой идентификации (варианты)

Изобретение относится к биочипам, которые могут быть использованы в качестве диагностических средств в области медицины, ветеринарии, биотехнологии, криминалистики, защиты окружающей среды и пищевой промышленности. Биочип содержит базовый элемент с размещенными на его рабочей поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386970
Дата охранного документа: 20.04.2010
09.05.2019
№219.017.4eee

Диагностический тест и набор для детектирования биомолекул

Тест для медицинской, ветеринарной, пищевой диагностики, криминалистики и контроля окружающей среды выполнен в виде мультичипа, который содержит не менее двух биочипов, содержащих кластеры с зондами, и несущий элемент. Мультичип выполнен из отдельных элементов или из общей пластины и верхнего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002424322
Дата охранного документа: 20.07.2011
09.05.2019
№219.017.4fbb

Трансформируемый биочип

Биочип предназначен для диагностики в области медицины, ветеринарии, биотехнологии, криминалистики, защиты окружающей среды и пищевой промышленности. Биочип содержит твердый носитель, имеющий рабочие зоны с кластерами, содержащими зонды, и идентификатор. Твердый носитель состоит из двух частей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436843
Дата охранного документа: 20.12.2011
18.05.2019
№219.017.55f1

Дифференцирующий и специфический олигонуклеотиды для идентификации последовательностей днк инфекционных агентов в биологических материалах, способ видовой идентификации инфекционных агентов, биочип и набор для осуществления этого способа

Изобретение относится к области микробиологии, вирусологии и молекулярной биологии и может быть использовано в медицине. В способе видовой идентификации инфекционных агентов проводят мультиплексную полимеразную цепную реакцию в присутствии специфических олигонуклеотидов в качестве праймеров с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348695
Дата охранного документа: 10.03.2009
18.05.2019
№219.017.58b2

Способ изготовления многофункционального мультичипа, мультичип для последовательного или параллельного скрининга биополимеров, способ анализа биополимеров и набор для осуществления способа

Изобретение относится к молекулярной биологии и может быть использовано в фармакологии, медицине и в охране окружающей среды. При изготовлении мультичипа используют многоуровневую систему идентификации. На поверхности индивидуальных чипов мультичипа размещают первый идентификатор, содержащий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002321638
Дата охранного документа: 10.04.2008
29.05.2019
№219.017.6385

Способ криоконсервации биологических образцов под давлением и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области криоконсервации для обеспечения длительного хранения биологических образцов. Способ криоконсервации биологического образеца включает насыщение раствором криопротектора, размещение образца во внутреннем объеме камеры высокого давления, проведение витрификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688331
Дата охранного документа: 21.05.2019
02.08.2019
№219.017.bbb6

Применение ксенона, иммобилизированного в носителе в средстве для повышения резистентности организма к гипоксии

Изобретение относится к неотложной медицине, и может быть использовано для для повышения резистентности организма к гипоксии. Для этого используют средство в форме газа ксенона, иммобилизированного в носителе, причем указанное средство дополнительно содержит смесь препаратов, состоящую из:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696100
Дата охранного документа: 31.07.2019
24.10.2019
№219.017.da4f

Средство для повышения работоспособности организма на основе α-циклодекстрина и его применение

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к средству для повышения работоспособности организма. Средство для повышения работоспособности организма млекопитающего, которое содержит первый компонент, представляющий собой лиофилизированный порошок на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704024
Дата охранного документа: 23.10.2019
01.12.2019
№219.017.e93a

Способ повышения безопасности и эффективности хранения и транспортировки трансплантируемого органа под давлением консервирующей газовой смеси и устройство на его основе

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к безопасному хранению и транспортировке трансплантируемого охлажденного сердца животных под давлением консервирующей газовой среды и мобильному устройству для этого. Способ включает подготовку трансплантата к хранению посредством перфузии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707532
Дата охранного документа: 27.11.2019
+ добавить свой РИД