Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7035
(13) U
(46) 2011.02.28
(51) МПК (2009)
G 01R 29/12
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФЛЮКСМЕТР
(21) Номер заявки: u 20100639
(22) 2010.07.15
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Бе-
ларусь" (BY)
(72) Авторы: Воинов Валерий Васильевич;
Иващенко Инга Анатольевна; Мицке-
вич Дмитрий Михайлович (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение обра-
зования "Военная академия Республи-
ки Беларусь" (BY)
(57)
Электростатический флюксметр, содержащий первую и вторую измерительные пла-
стины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, пер-
вый и второй дифференциальные усилители, первый и второй усилители с регулируемым
коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, инте-
гратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пласти-
на через усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя,
вторая измерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом
усиления соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход
первого дифференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой
усилитель, двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффи-
циентом усиления соединен со входом интегратора, выход которого соединен с первым
входом второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом
регулируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со
входом индикатора, отличающийся тем, что в него включены первая и вторая заземлен-
ные пластины, расположенные параллельно измерительным пластинам, а экраны выпол-
нены в виде двух электрически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих
сторон измерительных пластин.
BY7035U2011.02.28

2. BY 7035 U 2011.02.28
2
(56)
1. А.С. СССР 1129560, МПК G 01R 29/12, 1984.
2. Патент РБ 3546 PE, МПК G 01R 29/12, 2007.
Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерителям на-
пряженности электрического поля, и может быть использована для измерения слабонеод-
нородных электрических полей зарядов летательных аппаратов.
Известен электростатический флюксметр [1], содержащий первую и вторую измери-
тельные пластины, заземленный экран, укрепленный на валу электродвигателя, первый и
второй дифференциальные усилители, сумматор, усилитель с коэффициентом усиления,
равным трем, в котором первая и вторая измерительные пластины соединены с первым и
вторым входами первого дифференциального усилителя и первым и вторым входами
сумматора, выход которого через усилитель с коэффициентом усиления, равным трем,
подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, а измерительные
пластины расположены на разных, в соотношении 1:2, высотах от заземленного экрана.
Однако недостатком известного электростатического флюксметра является низкая
чувствительность к слабонеоднородным электрическим полям.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели являет-
ся электростатический флюксметр [2], содержащий первую и вторую измерительные пла-
стины, первый и второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя,
первый и второй дифференциальные усилители, усилитель, первый и второй усилители с
регулируемым коэффициентом усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный вы-
прямитель, интегратор, регулируемый источник тока, индикатор, в котором первая изме-
рительная пластина через усилитель соединена с первым входом первого
дифференциального усилителя, вторая измерительная пластина через первый усилитель с
регулируемым коэффициентом усиления соединена со вторым входом первого дифферен-
циального усилителя, выход первого дифференциального усилителя через последователь-
но соединенные полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, второй
усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединен со входом интегратора,
выход которого соединен с первым входом второго дифференциального усилителя, вто-
рой вход которого соединен с выходом регулируемого источника тока, выход второго
дифференциального усилителя соединен со входом индикатора.
Однако недостатком известного электростатического флюксметра является низкая
чувствительность из-за шума подвижного контакта заземления вала электродвигателя.
Задачей полезной модели является повышение чувствительности электростатического
флюксметра к слабонеоднородным электрическим полям.
Техническим результатом осуществления полезной модели является повышение чув-
ствительности как минимум в полтора раза.
Для решения поставленной задачи при осуществлении полезной модели в электроста-
тический флюксметр, содержащий первую и вторую измерительные пластины, первый и
второй заземленные экраны, укрепленные на валу электродвигателя, первый и второй
дифференциальные усилители, первый и второй усилители с регулируемым коэффициен-
том усиления, полосовой усилитель, двухполупериодный выпрямитель, интегратор, регу-
лируемый источник тока, индикатор, в котором первая измерительная пластина через
усилитель соединена с первым входом первого дифференциального усилителя, вторая из-
мерительная пластина через первый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления
соединена со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход первого диф-
ференциального усилителя через последовательно соединенные полосовой усилитель,
двухполупериодный выпрямитель, второй усилитель с регулируемым коэффициентом

3. BY 7035 U 2011.02.28
3
усиления соединен со входом интегратора, выход которого соединен с первым входом
второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом регу-
лируемого источника тока, выход второго дифференциального усилителя соединен со
входом индикатора, включены первая и вторая заземленные пластины, расположенные
параллельно измерительным пластинам, а экраны выполнены в виде двух электрически
соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон измерительных пластин.
Функциональная схема электростатического флюксметра показана на фигуре. Обозна-
чения на фигуре следующие:
1, 2 - измерительные пластины;
3, 4 - экраны, выполненные в виде двух параллельных электрически соединенных пла-
стин, укрепленных на заземленном валу электродвигателя и проходящих при вращении с
обеих сторон измерительных пластин;
5, 6 - заземленные пластины;
7 - скользящий контакт вала электродвигателя;
8 - усилитель, выполненный, например, на микросхеме К140УД8;
9, 10 - первый и второй дифференциальные усилители, выполненные, например, на
микросхеме К140УД7;
11, 12 - первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом усиления, вы-
полненные, например, на микросхеме К140УД8;
13 - полосовой усилитель, выполненный, например, на транзисторе КП350А;
14 - двухполупериодный выпрямитель, выполненный, например, на полупроводнико-
вых диодах;
15 - индикатор, например стрелочный;
16 - интегратор, выполненный, например, на микросхеме К544УД1 и транзисторах
КТ815А и КТ814А;
17 - регулируемый источник тока;
h - расстояние между измерительными пластинами.
Флюксметр функционирует следующим образом.
Сигналы с первой 1 и второй 2 измерительных пластин соответственно через усили-
тель 8 и первый усилитель с регулируемым коэффициентом 11 поступают на первый и
второй входы первого дифференциального усилителя 9. Регулировкой коэффициента уси-
ления усилителя 11 добиваются минимума показаний индикатора 15 при действии на обе
пластины одинакового электрического поля с опорным значением напряженности E0, ус-
танавливая тем самым равенство коэффициентов усиления усилителей 8 и 11. При изме-
рении неоднородного электрического поля на выходе первого дифференциального
усилителя 9 появляется сигнал, прямо пропорциональный изменению напряженности
электрического поля на расстоянии h разнесения измерительных пластин 1 и 2.
Если неоднородное электрическое поле создается точечным зарядом, то на выходе
первого дифференциального усилителя 9 действует напряжение, пропорциональное на-
пряженности электрического поля точечного заряда. Это напряжение поступает на вход
полосового усилителя 13, который существенно усиливает только сигнал с частотой экра-
нирования, чем снижается уровень помех, спектр которых лежит за пределами полосы
пропускания полосового усилителя 13. С выхода полосового усилителя 13 сигнал посту-
пает на вход двухполупериодного выпрямителя 14 и становится однополярным. Выход
двухполупериодного выпрямителя 14 соединен со входом второго усилителя с регулируе-
мым коэффициентом усиления 12, выход которого соединен со входом интегратора 16.
Регулировкой коэффициента усиления усилителя 12 обеспечивают нормальную работу
интегратора 16 и расширяют диапазон измеряемого сигнала. С выхода интегратора 16
сигнал поступает на первый вход второго дифференциального усилителя 10, на второй
вход которого поступает опорное напряжение с регулируемого источника тока 17. Выход
второго дифференциального усилителя 10 соединен со входом индикатора 15. Изменени-

4. BY 7035 U 2011.02.28
4
ем напряжения на втором входе дифференциального усилителя 10 за счет его регулировки
от регулируемого источника тока 17 добиваются нулевых показаний индикатора 15 при
отсутствии сигнала. Это означает, что напряжение на втором входе второго дифференци-
ального усилителя 10 равно математическому ожиданию шума. Основной вклад в шум
прибора вносит шум скользящего контакта 7 заземления вала электродвигателя. Для уст-
ранения этого шума измерение электрического поля проводят над заземленными пласти-
нами 5 и 6, параллельными пластинам 1 и 2 соответственно. При этом экраны выполняют
в виде двух параллельных электрически соединенных пластин 3 и 4, охватывающих изме-
рительные пластины при их вращении на валу электродвигателя.
За счет устранения контактного шума собственный шум прибора уменьшается прак-
тически в два раза. Отсюда и следует повышение чувствительности прибора как минимум
в полтора раза.
Таким образом, за счет включения первой и второй заземленных пластин, располо-
женных параллельно измерительным пластинам, и выполнения экранов в виде двух элек-
трически соединенных пластин, проходящих при вращении с обеих сторон
измерительных пластин, чувствительность флюксметра повышается как минимум в пол-
тора раза.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.