[發(fā)明專(zhuān)利]一種強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)量?jī)x

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910085087.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101900769A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉勇;周龍;何雪濤;丁玉梅;楊衛(wèi)民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R29/12
• 分類(lèi)號(hào): G01R29/12
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)量裝置，屬于電場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電場(chǎng)的測(cè)量在很多地方都有著重大意義，比如靜電紡絲，高壓線附近居民的居住，城市環(huán)境污染的監(jiān)控、超凈實(shí)驗(yàn)室和工廠內(nèi)部靜電場(chǎng)的監(jiān)視，以及高壓電器周?chē)妶?chǎng)的控制等。

目前對(duì)這些高壓場(chǎng)合的電場(chǎng)測(cè)量一般采用電荷感應(yīng)原理或電磁感應(yīng)原理的傳感器，這些感應(yīng)式傳感器由于采用感應(yīng)原理，需要把整個(gè)傳感器做成金屬結(jié)構(gòu)，因而具有對(duì)電場(chǎng)的分布影響比較大、電源問(wèn)題難以解決和信號(hào)較難收集等缺點(diǎn)。除此之外，一般高壓電場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，如高溫、強(qiáng)輻射等，人不便到達(dá)的地方，需遠(yuǎn)距離采集信號(hào)，限制了這種感應(yīng)式測(cè)量裝置的應(yīng)用。

因此，對(duì)于這些環(huán)境比較惡劣地方的強(qiáng)電場(chǎng)的測(cè)量需要一種具有可靠隔離、抗干擾能力強(qiáng)的電場(chǎng)測(cè)量?jī)x。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種強(qiáng)電場(chǎng)的測(cè)量裝置，該裝置主要是利用帶電體在電場(chǎng)中的宏觀受力達(dá)到測(cè)量電場(chǎng)的目的。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出的一種強(qiáng)電場(chǎng)測(cè)量?jī)x的技術(shù)方案如下：測(cè)量方向部分由測(cè)向用金屬電極、強(qiáng)力磁鐵、小鐵球、導(dǎo)線、絕緣套、雙面反光鏡以及金屬桿組成，測(cè)向用金屬電極、絕緣套、金屬桿、強(qiáng)力磁鐵、雙面反光鏡之間采用膠粘合的方式，金屬電極與金屬桿相接導(dǎo)通，小球與導(dǎo)線焊接，其整體懸浮于一透明球形殼里的透明絕緣液體中，受到電場(chǎng)力的作用時(shí)由于可以任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，便可指出電場(chǎng)方向。強(qiáng)力磁鐵的選用需保證與之接觸的小鐵球在通電與不通電的情況下均不能脫離開(kāi)來(lái)，選用的材料可以是燒結(jié)鐵氧體型等絕緣磁鐵，雙面反光鏡可通過(guò)膠把兩單面反光鏡粘合制成。球形殼外表面配合有另外一透明環(huán)，該透明環(huán)的內(nèi)表面也為球形，與球形殼外表面形成球面配合，其作用是對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)和固定環(huán)定位以及調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、固定環(huán)的初始位置。轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)外表面均勻固定有六、八、十等偶數(shù)個(gè)金屬電極(最小值為六個(gè))，固定環(huán)內(nèi)表面對(duì)稱固定有兩個(gè)金屬電極，組成強(qiáng)度測(cè)量部分，固定金屬電極的兩端與環(huán)中心的連線夾角介于60°～90°之間。金屬電極、金屬桿可由銅、鋁等導(dǎo)電材料制成，絕緣套、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、固定環(huán)的材料可以采用尼龍或聚乙烯等工程塑料，透明殼、透明環(huán)可由有機(jī)玻璃或聚酯等材料制成。強(qiáng)度測(cè)量部分還包括兩個(gè)固定在固定環(huán)上的反光鏡，其作用是驗(yàn)證固定環(huán)與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)是否處于初始位置。在待測(cè)電場(chǎng)中，給固定環(huán)的兩個(gè)金屬電極通直流電后，與之接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的處于對(duì)稱位置的金屬電極可以作為一圓柱形電容器的兩極板，所以會(huì)帶一定電量，進(jìn)而因受到電場(chǎng)力的作用而產(chǎn)生一力偶，兩切向力會(huì)產(chǎn)生一轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。由分析可知，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上的帶電電極在電場(chǎng)力的作用下，轉(zhuǎn)過(guò)一角度后因?yàn)槊撾x固定環(huán)的金屬電極而不再帶電，可將其視為帶電荷量為q的電極轉(zhuǎn)過(guò)一弧度，形成一段弧形電流。如將單個(gè)電極看成一整體，則當(dāng)IR≈ED時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)速達(dá)到恒定值，其中I為弧形電流、R為金屬電極電阻值、E為電場(chǎng)強(qiáng)度、D為該電極在電場(chǎng)方向上的位移。進(jìn)一步物理和數(shù)學(xué)分析可知，qnR/L＝ED，式中q為單一電極所帶電荷量、n為轉(zhuǎn)速、L為電極在帶電時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的弧度。最后可通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的轉(zhuǎn)速n求出電場(chǎng)。通過(guò)將轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上帶電金屬電極在引出電極位置處與外部接通形成閉合回路，用計(jì)數(shù)器記錄在時(shí)間t內(nèi)的通(斷)電次數(shù)n′，測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)速的引出電極的位置與固定環(huán)上金屬電極的中心位置成35°～80°夾角，在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈內(nèi)，引出電極上的電流會(huì)通斷電各六次，所以只要測(cè)出在時(shí)間t內(nèi)引出電極引出電流的通(斷)電次數(shù)n′，則知轉(zhuǎn)速n＝n′/6t，然后計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度E。

為加工和裝配方便，球形透明殼、透明環(huán)均加工成兩半，然后裝配起來(lái)用膠粘住，因無(wú)特殊要求所以只需一般密封即可。

本發(fā)明的電場(chǎng)測(cè)量裝置不受外部條件影響，對(duì)均勻電場(chǎng)和非均勻電場(chǎng)均能測(cè)量，在非均勻電場(chǎng)中測(cè)量結(jié)果是該區(qū)域內(nèi)的平均值，對(duì)于變化周期遠(yuǎn)大于測(cè)量時(shí)間的變化電場(chǎng)，可以作為恒定電場(chǎng)來(lái)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為該次測(cè)量時(shí)間內(nèi)的平均電場(chǎng)強(qiáng)度和電場(chǎng)方向。因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程只需考慮所選用的材料不被擊穿，故所測(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度范圍比較寬，尤其當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度越大時(shí)轉(zhuǎn)速越大，受到裝置本身影響較小，所以其測(cè)量精度越高。所應(yīng)用的材料比較常見(jiàn)，成本低，易于批量生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的俯視裝置示意圖。

圖2是電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量部分主視放大示意圖。

圖3是電場(chǎng)方向測(cè)量部分主視放大示意圖。

圖4是上半部分球形透明殼的截面放大示意圖。

圖5是下半部分球形透明殼的截面放大示意圖。

圖6是上半部分透明環(huán)的截面放大示意圖。

圖7是下半部分透明環(huán)的截面放大示意圖。