WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 10 |

Разработка и аиробация устройства для моииториига статических электрических полей для оцеики качества среды обитапия

-- [ Страница 6 ] --

Техническая особенность заключается в том, что в устройстве измерительный электрод выполнен в виде пластины в форме части круга, причем ось вала электродвигателя проходит через центр круга и электрически изолирована от измерительного электрода, а экран выполнен в виде металлического кругового кольца, электрически изолирован от измерительного электрода и связан с корпусом с возможностью изменения угла наклона его плоскости относительно плоскости враш;ения измерительного электрода. Упомянутая часть круга выполнена ограниченной двумя радиусами, каждый из которых сопряжен с расположенной между ними частью окружности посредством кривых с изгибом наружу части круга, образуя, таким образом, фигуру, близкую по форме к сектору с развитой периферийной частью, являюшийся оптимальной с точки зрения чувствительности устройства.

Экран выполнен таким образом, что внутренний диаметр кругового кольца больше диаметра проходящего сквозь него вала электродвигателя. Для обеспечения точности измерений предпочтительнее экран как можно большей площади, однако, исходя из требований компактности устройства целесообразно выполнить внешний радиус кольца равным радиусу измерительного электрода. В этом случае изменением угла наклона его плоскости можно компенсировать влияние на результаты измерительный электрод. Изменение наклона можно осуществить посредством трех винтов, размещенных в экране с упором на корпус и электродом при помощи скользящего контакта, выполненного, например, в виде самоприжимающейся щетки. Щетка, как правило, изготавливается из стали, а ответная ей деталь - из подшипниковой бронзы, при этом разность потенциалов, возникающая в месте их контакта, незначительна и легко отфильтровывается в процессе обработки сигнала. К тому же при этом коэффициент трения между деталями невелик и не происходит изменения площади контакта с течением времени, что гарантирует неизменность его электрических характеристик. В плоскости вращения измерительного электрода радиально симметрично последнему установлен и соединен с ним противовес, выполненный таким образом, что его площади в плоскости вращения в несколько десятков раз меньше площади измерительного электрода. Этим гарантируется незначительность зарядов, наводимых способствует уменьшению погрешности измерений.

врашающемся измерительном электроде (далее для его обозначения пропорциональный модулю составляющей вектора напряженности поля, лежащего в плоскости вращения монополя. Заряд, наводимый на МОНОПОЛЬ, меняет знак с частотой вращения вала электродвигателя и на выходе усилителя, с входом которого через скользящий контакт связан МОНОПОЛЬ, возникает переменное напряжение V:

где |E| - модуль вектора напряженности поля;

А - коэффициент пропорциональности:

1)0 - частота вращения монополя;

Ф - начальное положение монополя, которое затем усиливается в усилителе низкой частоты, отфильтровывается, затем выпрямляется и преобразуется для дальнейшего отображения.

В отличие от известных устройств, в которых заряд, наводимый на измерительный электрод, не меняет знак, а ток имеет пульсирующий характер, в данном устройстве происходит обнуление наведенного на М Н П Л заряда к следующему циклу (то есть с частотой вращения вала электродвигателя), что обеспечивает малую погрешность измерений. Влияние на результаты измерений зарядов собственно устройства компенсируется изменением положения экрана, связанного с корпусом, но изолированного от монополя. Электрическая схема устройства построена таким образом, что оно может работать без заземления и делает его мобильным, однако не исключается использовании соответствующих источников питания.

электрод и экран с фрагментом корпуса устройства; на рис. 2 структурная электрическая схема устройства.

Рис. 1 Схема измерительного электрода и экрана с фрагментом Рис. 2 Структурная электрическая схема устройства [52] Устройство содержит корпус 1 и монополь 2, выполненный в виде пластины из проводящего материала, в частности, металла, в форме части круга, близкой к сектору с развитой периферийной частью, ограниченной двумя радиусами, каждый из которых плавно сопряжен с дугой, заключенной между радиусами, посредством кривых, изогнутых наружу. Монополь жестко установлен посредством втулки 3 на валу двигателя 4 таким образом, что вал проходит через центр влияния на последний паразитных потенциалов, наводимых от корпуса выполненный в виде металлического кругового кольца, электрически изолированного от монополя. Внутренний диаметр кольца выполнен большим диаметра проходящего сквозь него вала, а наружный радиус равным радиусу монополя. Экран связан с корпусом с возможностью вращения монополя. Для этого по окружности кольца с опорой на корпус размещены три винта 6, подпружиненные щайбами 7. Радиально противовес 8, площадь которого в упомянутой плоскости в несколько десятков раз меньше плошали монополя, что обеспечивает незначительность наводимого на нем заряда и предотвращает его влияние на скорости вращения. Монополь посредством скользящего контакта в виде электрически связан с входом усилителя тока 11, входной импеданс которого много меньше емкостного импеданса монополя на частоте его вращения ио. Усилитель тока связан с последовательно соединенными жидкокристаллического индикатора. Выбор частоты вращения монополя (35 Гц), полосы пропускания электрической схемы (33..37 Гц) и площади поверхности монополя (определяемой углом между радиусами электрическая схема устройства изолирована от Земли, что позволяет условиях. Корпус устройства может быть выполнен цельным или состоящим из двух частей, одна из которых содержит монополь, экран, содержащей остальные элементы устройства, посредством кабеля. Выбор конструкции диктуется лищь назначением устройства и элементной базой. Вращающийся монополь защищен от повреждений кожухом с напряжением от 3,5 до 6,5 В (батарея или аккумулятор).

квазистатического электрического поля функционирует следующим образом.

Прибор помещается в месте измерения поля. При включении пропорциональный напряженности измеряемого поля, причем знак его меняется на противоположный при изменении положения монополя на 180° относительно оси вращения. Наведенный таким образом заряд Напряжение, создаваемое на его выходе, усиливается в усилителе низкой частоты, выпрямляется и преобразуется в вид, удобный для отображения информации о величине напряженности. Перед вводом устройства в эксплуатацию производится предварительная калибровка устройства и компенсация искажающего влияния корпуса устройства на измеряемые величины напряженности.

напряженности статического и квазистатического электрического поля при проведении метеорологических, геофизических и других исследований, для оценки экологического состояния поверхности Земли и атмосферы, а так же, как средство индивидуальной защиты населения.

Для измерения напряженности статического электрического поля с помощью выщеописанного устройства, нами был разработан специальный метод измерения [51].

Сущность этого способа заключается в том, что измеряется величина постоянной составляющей и знак напряженности электростатического поля в среде обитания. Полученные результаты сравниваются с интервалом нормальных фоновых значений или с существующими нормативными нормами. В случае несоответствия измеренных значений указанным величинам судиться о наличии аномального значения. Способ позволяет определять количественные параметры электростатических аномалий для принятия решения о безопасном времени нахождения человека в таких местах.

С учетом того, что величина нормальной фоновой напряженности поля изменяется с изменением параметров среды обитания, ее значение корректируется в зависимости от отклонения упомянутых параметров от следующих; давление - 760 мм. рт.ст. на уровне океана, t = 17-25°С, нормальный газовый состав атмосферы, например, сдвигая границы интервала в сторону уменьшения при понижении давления либо повышении температуры среды.

Упомянутый метод является информационным, определяющим наличие аномалии. Особенно актуальным его делает определение количественных характеристик аномалий электростатического поля Земли, позволяющих дифференцировать аномалии по воздействию на человека в пределах сферы его обитания.

Предлагаемый способ позволяет не только выявить аномалию, но и определить степень ее опасности для здоровья человека. Способ пригоден для индивидуального применения (для исключения либо ограничения времени пребывания в аномальной зоне), и для картографирования зоны обитания с целью разработки методов защиты от патогенного воздействия среды.

Следует также отметить, что больщинство известных устройств для измерения электростатического поля либо некомпактны, либо имеют высокую погрешность измерений. В данном же устройстве сочетаются компактность и низкая погрешность измерений, что несомненно является его достоинством и плюсом в пользу его использования.

Рис. 3,4 Внешний вид устройства Рис. 5 Процесс измерения

2.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И АНАЛИЗ ОШИБОК

ИЗМЕРИТЕЛЯ

НАЗНАЧЕНИЕ

1. Измеритель предназначен для измерения биологически опасных уровней электростатического поля (ЭСП) в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84.

2. Измеритель удовлетворяет требованиям ГОСТ 22261- 94, а по условиям эксплуатации соответствует группе 3 ГОСТ 22261-94 [6].

3. Рабочие условия эксплуатации:

• температура окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 40 °С;

• относительная влажность воздуха до 90% при температуре 25 °С;

• атмосферное давление 84-106 кПа (630-795 мм.рт.ст.).

4. Нормальные условия эксплуатации:

• температура окружающего воздуха 20±5 °С;

• ' относительная влажность воздуха - 30-80 %;

• атмосферное давление - 84-106 кПа (630-795 мм рт.ст.).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

напряженности электростатического поля (ЭСН) в свободном пространстве с установленной насадкой.

пределах от 0,03 до 200 кВ/м, что соответствует установленным ГОСТ эталонным значениям (0,01-50 кВ/м) [8].

напряженности ЭСП находится в пределах:

значение предела измерения установленного на У0(2, 20 или 200 кВ/м), соответственно.

1.3. Допускаемое значение перегрузки по напряженности ЭСП не 2. Измерение напряженности ЭСП обеспечивается с указанной расстоянии от проводящих тел до точки измерения поля не менее 3. Дополнительная погрешность, обусловленная отклонением температуры окружающего воздуха от 20°С в пределах рабочих температур, не более 5% на каждые 10°С.

4. Измеритель обеспечивает свои технические характеристики по истечении времени установления рабочего режима, равного антенны-преобразователя в исследуемое поле не более 3 сек.

6. Измеритель допускает непрерывную работу в рабочих условиях (без замены элементов питания) в течении времени не менее 16 ч емкостью не менее 1А х час.

7. Питание измерителя осуществляется напряжением постоянного тока (от 3,5 до 6,5 В) от встроенного в отсчетное устройство превыщает 60 мА.

8. Габаритные размеры блоков, входящих в состав измерителя, мм, • механический модулятор (монополь) -350x40x40;

• устройство отсчётное (корпус) - 170x85x45;

• футляр -440x390x90.

9. Масса блоков, входящих в состав измерителя, кг, не более:

• механический модулятор (монополь) - 0,8;

• устройство отсчётное (корпус) - 0,5;

УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 10 |
 








 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.