本发明专利技术涉及一种圆柱型电容式模拟电场发生器。该模拟电场发生器包括一个底座(8)和固定在该底座(8)上的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)，所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)的内部同轴设置两块平行且相离一定距离的圆形不锈钢制的高电位板(1)和低电位板(2)构成的平行板电容器；所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)上设有高绝缘接线柱(11)和低压接线柱(12)，所述的高绝缘接线柱(11)与高电位板连接，所述的低压接线柱(12)与低电位板连接，其特征在于，所述的不锈钢高电位板(1)和低电位板(2)的直径和间距比≥3。本模拟电场发生器精度高、线性好、性能稳定，满足欲建立的精度为1％的宽量程全自动化记录的电场标定系统的要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模拟电场发生器，具体涉及一种圆柱型电容式模拟电场发生器，用于评价电场测量仪器性能，用于气象行业标准关于高精度宽量程全自动大气电场标定系统中最关键的设备-模拟电场发生器。
技术介绍
大气电场是雷暴、冰雹、沙尘暴和地震等形成过程中主要特征性参数之一，电场测量是确保航天器安全升空，气象预报，研究空间环境和空间物理、空间天气学的重要手段。长期以来关于电场的探测与研究引起了多学科科技人员的关注。为确保电场测量的真实性和各电场测量仪器的一致性，国际上在上世纪中期就建立了电场标准或基准的电场标定系统。前苏联建立了 24X24X IOm电场标定系统；美国建 立了精度达0. 3%的电场标定系统。IEEE在1990年颁布了一份直流电场强度测量的技术标准。然而，电场是我国目前唯一没有建立国家标准或基准的电学参量。既不能确保各电场测量仪器的一致性，也不能确定电场数值的真实性或可信性。这已经不适合我国在各领域日益广泛应用电场仪的现状，影响了 IS09000质量管理和质量保证的贯彻，也阻碍了我国的自主创新能力的发展。专利号ZL 200420006920. 6公布了一种电场测量仪器的标定装置，它具有线性好，可作为地面电场仪、球载双球电场仪和微火箭电场仪调试中的模拟电场信号源，由于精度较差(9%左右)，只能对电场仪进行定性的标定。中国气象局和中国科学院共同建立精度为I %的大气电场标定系统作为气象部门的行业标准的基准设备，其中最基本、最关键的问题是设计出精度高，线性好，稳定的模拟电场发生器。经检验和试用，本模拟电场发生器能产生每米零伏至每米数百千伏的电场，均方根误差为0. 322%，适用于中国气象局欲创建的精度为I %的气象行业标准的电场标定系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一台能产生均匀而恒定的模拟电场发生器，产生电场的范围、电场的均匀性和稳定性满足中国气象部门欲建立的宽量程高精度全自动化记录的电场标定系统，适用于气象行业标准的电场标定系统中的模拟电场发生器。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种圆柱型电容式模拟电场发生器(图1)，该模拟电场发生器包括一个底座8和固定在该底座8上的圆柱形不锈钢屏蔽外罩9，所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩9的内部同轴设置由两块相互平行且相离一定距离的圆形不锈钢制的并分别被称之为高电位板I和低电位板2构成的平行板电容器；所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩9上设有高绝缘接线柱11和低压接线柱12，所述的高绝缘接线柱11与高电位板相连接，所述的低压接线柱12与低电位板相连接，其特征在于，所述的不锈钢高电位板I和不锈钢低电位板2的直径和间距比> 3。(注不同的比有不同的误差，比值愈大，精度愈高，但加工愈困难。)。所述的不锈钢低电位板2的中心处有一开孔，并通过不锈钢法兰盘3放置电场仪探头，该电场仪探头突出低电位板2的最大高度可达40_。在不影响误差的情况下，能容许该电场仪探头突出低电位板2的部分最大高度是40mm，过大就会引起误差。所述的不锈钢高电位板I和不锈钢低电位板2之间，沿板边缘等距安装有若干导电环5和等分压电阻6构成等电位层，以减少边缘效应的影响。所述的模拟电场发生器包括一个不锈钢防尘盖10。待卸掉探头时，可以用来盖上开孔。所述的直径为O 1000X 12mm高电位板I、低电位板2和法兰盘3采用无磁性304#不锈钢制成，均为构成模拟电场发生器的关键部件。所述的高、低电位板之间采用聚砜绝缘支柱4固定和支撑。所述的不锈钢高电位板I和低电位板2构成的平行板电容器由若干聚砜绝缘支柱 7支撑，并设置于圆柱形不锈钢屏蔽外罩9的内部。所述的不锈钢屏蔽外罩9的半径和电位板半径之比值，为两电位板之间距离的2.5 倍。所述的不锈钢屏蔽外罩9在高、低电位接线柱处附近设置一个可关闭的小窗口，用于固定高、低电位板与高、低接线柱之间的连线。所述的圆柱型电容式模拟电场发生器采用独立的专用接地线作为放电通路，避免了因公共接地线的干扰，采用接地屏蔽罩9和底座8形成封闭式屏蔽体隔离来自杂散电磁波尤其是电场的干扰。本专利技术的优点在于，本专利技术采用无磁性不锈钢制电容器式模拟电场发生器，如图I所示，选择了合理的两板之间的距离和两板的大小及仪器安装孔的孔径，能产生每米零伏至每米数百千伏的均匀、恒定的模拟电场，可适用于不同尺寸仪器的绝对标定，0. 322%均方根误差适用于精度较高的电场标定系统。附图说明图I为圆柱型电容式不锈钢模拟电场发生器示意图。附图标识I、高电位板2、低电位板3、法兰盘4、第一绝缘支柱5、等电位导电环6、等分压电阻7、第二绝缘支柱8、底座9、屏蔽外罩10、不锈钢防尘盖11、高绝缘接线柱12、低压接线柱具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术所提出的一种圆柱型电容式模拟电场发生器，如图I所示，圆柱型无磁性不锈钢电容式模拟电场发生器，它包括直径均为O 1000 X 12mm不锈钢高电位板I和低电位板2，并由8根O50mm聚砜绝缘支柱4将高电位板I和低电位板2连接成一体，构成内空OlOOOX 200mm基本的模拟电场发生器的主体。其中低电位板正中有一 O 130mm开孔，放置稍大于O 130mm的不锈钢法兰盘3，以便安装O 130mm以内的各种尺寸的被标定大气电场仪。两板之间安装了 4条O IOOOmm等电位导电环5和5支耐高压的等分压电阻6，以改善由于两板尺寸有限而引起的边缘效应。电场发生器的主体由4根①100X500mm聚砜绝缘支柱7支撑在O 2000 X 20mm底座8上，O 2000 X 750mm不锈钢屏蔽外罩9固定在底座8的周围而对电场发生器的主体形成整体屏蔽。不锈钢屏蔽外罩9顶部正中开有0250mm的孔，以便放置法兰盘3和待标定的大气电场仪的探头。待探头卸后，将0300mm不锈钢防尘盖10盖上，以防尘埃进入模拟电场发生器中。高压由固定在屏蔽外罩上的高绝缘接线柱11引入到高电位板，以便施加高压和高压测量方便、安全。低电位由固定在屏蔽外罩上的低压接线柱12引入到低电位板。 针对可能影响模拟电场发生器的三种主要干扰源，即公共接地线、公共220V市电和空间杂散电磁场，分别采用独立的专用地线、WH-38902超级隔离变压器和不锈钢屏蔽外罩9加以消除。电场标定的关键问题是建立一个数值为已知的均匀、恒定电场。从理论上两个处于不同电位的任何形状的电极都可用来产生电场，较常见的采用带电架空线和平行板电容器两种方法，前者是由一根孤立的架空高电位导线与地电位板构成，它的优点是简单，但易产生电晕放电和不便于对杂散电场的屏蔽；本专利技术米用后者一种类似于电容器的模拟电场发生器(图I)，即将两块相距为一定距离且相互平行的金属板为电极，以空气为介质构成基本的电场发生器，在两极板之间加上一已知的稳定电压，平行电位板间产生的电场E在一定的区域内是均匀、稳恒的。在直角坐标系中，均匀电场的电位函数U (x，y，z)与x、y、z的关系为U(x, Y，z) = Fz(I)其中x、y定为等电位面所在平面，z为电(力)场线方向，于是可计算出电场E :E(x, y, z) = U/z =F(2)式⑵表明E与x、y、z坐标无关，也就是说，E是恒定的，并且它等于式⑴中U与z之间的比例系数F。为了得到等位面，在式(I)中令U = U本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种圆柱型电容式模拟电场发生器，该模拟电场发生器包括一个底座(8)和固定在该底座(8)上的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)，所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)的内部同轴设置包括两块相互平行且相离一定距离的圆形不锈钢制的并分别被称之为高电位板(1)和低电位板(2)构成的平行板电容器；所述的圆柱形不锈钢屏蔽外罩(9)上设有高绝缘接线柱(11)和低压接线柱(12)，所述的高绝缘接线柱(11)与高电位板相连接，所述的低压接线柱(12)与低电位板相连接，其特征在于，所述的不锈钢高电位板(1)和不锈钢低电位板(2)的直径和间距比≥3。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗福山，姜秀杰，高玉春，张华伟，陈大任，刘成，刘波，何渝晖，于世强，秦婷，黎芳芳，
申请(专利权)人：中国科学院空间科学与应用研究中心，
类型：发明
国别省市：
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