Разработка нового метода измерения напряженности электрического поля на основе сдвоенного электроиндукционного датчика

Предлагается новый метод измерения напряженности электрического поля. В основу метода положен метод измерения по среднему значению, в котором используется сдвоенный электроиндукционный сферический датчик. Использование сдвоенного датчика для реализации метода позволило расширить функциональные возможности метода по среднему значению. Метод измерения по среднему значению предполагает одновременное измерение двух значений напряженности E1 и E2 в одной точке электрического поля с противоположными по знаку погрешностями. Как показала теория построения нового метода, по двум значениям напряженностей можно определить не только результат измерения как среднее из них, так и оценить погрешность результата измерений и ориентировочно определить расстояние до источника поля. Для определения расстояния до источника поля вводится коэффициент отношения двух найденных напряженностей в каждой точке поля, по которому находится эмпирическая зависимость относительного расстояния до источника поля. Относительное расстояние представляет собой соотношение между радиусом сферического датчика и расстоянием до источника поля. Определяя по этой зависимости относительное расстояние в каждой точке измерений и подставляя его в известное выражение для погрешности, определяют погрешность результата в точке измерений. Через относительное расстояние определяют и расстояние до источника поля. Таким образом, новый метод измерения позволяет повысить точность измерения напряженности электрического поля, определить погрешность результата измерений и расстояние до источника поля.

1. Xiao D., Ma Q., Xie Y. [et al.]. A Power-Frequency Electric Field Sensor for Portable Measurement // Sensors (Basel). 2018. Vol. 18 (4). 1053. DOI: 10.3390/s180410532.

2. Suo C., Wei R., Suo C. [et al.]. Research on the ThreeDimensional Power Frequency Electric Field Measurement System // Journal of Sensors. 2021. Vol. 16. P. 1–15. DOI: 10/1155/2021/8859022.

3. Берент Г. Н., Плейс И. Р. Датчик электрического поля // Приборы для научных исследований. 1971. № 6. С. 141–142.

4. Гатман С. A. Двойной измеритель электрического поля с защитой // С. Гатман // Приборы для научных исследований. 1968. № 1. С. 45–49.

5. Юркевич В. М., Кондратьев Б. Л. О методике измерения напряженности и других характеристик электрического поля // Измерительная техника. 1980. № 5. С. 57–59.

6. Чугунов С. А., Юркевич В. М. Расширение зоны измерения параметров электрического поля при применении зондового метода // Измерительная техника. 1981. № 1. С. 33–35.

7. Кондратьев Б. Л., Юркевич В. М. Измерения в электрическом поле с выравниванием потенциалов // Труды Московского энергетического института. Москва, 1979. Т. 432. С. 20–22.

8. Колдекотт Р., Деворе Р. В., Себо С. А. Измерение электрических полей на подстанциях сверхвысокого напряжения // Электрические станции сети и системы. Экспресс-информация. 1977. № 19. C. 10–26.

9. Chauzy S., Magnes P. Mise au point d`un mesureur de champ electrique alternatif 50 // Rev. Gen. Elec. 1988. No. 7. P. 27–38.

10. Бирюков С. В. Метод измерения напряженности электрического поля путем выравнивания составляющих // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления (Датчик-2002): сб. материалов XIV науч.-техн. конф. с участ. зарубеж. специалистов. Москва, 01–31 мая 2002 г. / под ред. В. Н. Азарова. Москва: Изд-во МГИЭМ, 2002. С. 25–26.

11. Бирюков С. В. Методы измерения напряженности неоднородных электрических полей вблизи источников поля трехкоординатными датчиками // Известия вузов. Электромеханика. 2003. № 4. С. 22–25. EDN: HTUFYJ.

12. Коробкова В. П., Морозов Ю. А., Столяров М. Д. [и др.]. Воздействие электрического поля распределительных устройств 500 и 750 кВ на обслуживающий персонал и средства для его защиты // Подстанции переменного тока: материалы междунар. конф. по большим электрическим системам (СИГРЭ-72). Москва: Энергия, 1974. С. 33–43.

13. Eggert S., Goltz S. NFM-1 ein aperiodisches Nahfeld – Stärkemeвgerät fűür Messunger an Hochfreguenzarвeitsplätze // Radio Fernsehen Elektronik. 1976. Vol. 25, no. 15. S. 488–490.

14. Сукманов В. И., Сафонов В. И., Ильин А. Н. [и др.]. Прибор для измерения напряженности электрического поля // Электрические станции. 1987. № 6. С. 69–71.

15. Пат. 2743617 C1 Российская Федерация, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля повышенной точности / Бирюков С. В., Глуховеря Е. Г. № 2020118083; заявл. 02.06.2020; опубл. 20.02.2021. Бюл. № 5. 10 с.

16. Пат. 2773868 С1 Российская Федерация, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля сдвоенным датчиком / Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. № 2021120230; заявл. 09.07.2021; опубл. 14.06.2022. Бюл. № 17. 8 с.

17. Тюкина Л. В., Бирюков С. В., Тюкин А. В. Новый подход к применению метода измерений напряженности электрического поля по среднему значению // Омский научный вестник. 2022. № 3 (183). С. 122–127. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-183-122-127. EDN: GRAKRH.

18. Пат. 210806 U1 Российская Федерация, МПК G 01 R 29/12. Сдвоенный датчик для измерения напряженности электрического поля с составными чувствительными элементами / Бирюков С. В., Тюкина Л. В. № 2022101437; заявл. 24.01.2022; опубл. 05.05.2022. Бюл. № 13. 10 с.

19. Глуховеря Е. Г. Датчики напряженности электрического поля на новых физических эффектах и явлениях // Актуальные проблемы современной науки: материалы IX Регион. науч-практ. конф. с междунар. участием. Омск, 29 мая 2020 г. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2020. С. 47–50.

20. Щигловский К. Б., Аксельрод В. С. Приборы для измерения параметров электростатического поля и их калибровка // Измерительная техника. 1978. № 5. С. 63–65.

21. Misakian M., Kotter F. R., Kahler R. L. Miniature ELF Electric Field Probe // Instruments for Scientific Research. 1978. Vol. 49, no. 7. P. 933–935. DOI: 10.1063/1.1135497.

22. Шкарин Ю. П. Влияние электроустановок высокого напряжения на окружающую среду: пер. докл. междунар. конф. по большим электрическим системам (СИГРЭ-86). Москва: Энергоатомиздат, 1988. 104 с. ISBN 5-283-02447-4.

23. Пат. № 2776097 С1 Российская Федерация, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля с использованием датчика сдвоенного типа / Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. № 2021120706; заявл. 14.07.2021; опубл. 13.07.2022. Бюл. № 29. 9 с.

24. Пат. № 2774654 С1 Российская Федерация, МПК G 01 R 29/12. Способ измерения напряженности электрического поля датчиком сдвоенного типа / Бирюков С. В., Тюкина Л. В., Тюкин А. В. № 2021120704; заявл. 14.07.2021; опубл. 21.06.2022. Бюл. № 18. 9 с.