Почему от маленького датчика поля зависит существование всего испытательного центра? | Публикации

В статье «Как обеспечить точность измерений напряженности поля» мы рассматривали основные характеристики датчиков поля различных производителей, влияющие на общую погрешность измерения однородного поля испытательной системы и безэховой камеры (далее БЭК), а также детальный подход к измерению электрического поля в БЭК.

Напомним эти характеристики:

• высокое значение изотропности;
• низкий уровень симметрии относительно антенных элементов каждой оси X, Y и Z;
• нормирование производителями изотропности на 10, 100 и 1000 МГц, но не выше;
• размер датчиков поля;
• форма датчика поля;
• отсутствие возможности коррекции датчика поля;
• отсутствие нормирования общей абсолютной погрешности датчиков поля.

Мы не случайно упомянули в первую очередь понятие изотропности датчика поля и его величину, так как именно проблема влияния высокого значения изотропности на результаты измерений напряженности электрического поля в БЭК является одной из важнейших при проведении испытаний по современным стандартам.

Как известно, изотропность (применительно к рассматриваемой тематике) — это способность датчиков иметь одинаковые радиофизические свойства во всех направлениях и точно измерять напряженность электромагнитного поля независимо от собственной ориентации его в пространстве. Наиболее наглядно необходимость в изучении изотропности можно рассмотреть на примере международного стандарта ГОСТ IEC 61000-4-3-2016, который является одним из основных для испытательных лабораторий, и при проведении испытаний по которому используются датчики напряженности.

Рис. 1. Однородное поле по ГОСТ IEC 61000-4-3-2016

Рассмотрим в общем виде на примере этого ГОСТа калибровку однородного поля (гипотетической вертикальной плоскости калиброванного поля, в котором изменения допустимо малы (рис 1)) с использованием изотропного датчика поля:

• Проводится путем измерения напряжённости в плоскости однородного поля — показатель соответствия БЭК требуемому стандарту.
• Определяет вклад переотражений БЭК в измеренные значения.
• Проводится с помощью датчиков напряженности электрического поля, размещённых в определенных точках.
• По стандарту в 12 из 16 измерительных точках, входящих в плоскость однородного поля, изменения значения напряженности должно оставаться в пределах от 0 до ±6. Ошибка 6 дБ означает, что отраженный сигнал имеет амплитуду как у падающей волны.
• Если датчик обладает нестабильным показателем изотропности, однородное поле будет неверно откалибровано.

Специалистами голландской компании DARE!! Instruments были рассмотрены два метода измерения с целью определения влияния изотропной нестабильности датчиков напряженности на результаты измерений:

• симметрия относительно оси вращения;
• вращение в горизонтальной плоскости.

Рисунок 2. Положение датчика напряженности поля при измерении методом симметрии относительно оси вращения

Рисунок 2. Положение датчика напряженности поля при измерении методом симметрии относительно оси вращения

Данные методы рассматривались в безэховой камере c использованием собственного оборудования — генератора электромагнитного поля RadiField RFS2006BR, датчика напряженности RadiSense RSS2010IR.

Рисунок 3. Установка при измерении методом симметрии относительно оси вращения

Симметрия относительно оси вращения

При таком методе происходит осевое вращение датчика под углом 54,7° относительно горизонтальной поверхности (рис 2 и 3), в результате чего три оси датчика (X, Y и Z) на рисунке 4 будут появляться перпендикулярно полю один за другим. В таком положении монополи будут повернуты вверх при вращении на каждые 120°, что удобно при отображении измеренных значений в полярных координатах. Результаты измерений показаны на рис 5.

Рисунок 4. Взаимное расположение измерительных осей датчика RSS2010IR

Можно наблюдать, как сферическая диаграмма направленности (которая должна быть в идеальном случае) с увеличением частоты искажается (в данном случае погрешность составляет 2–3 дБ), изменяя свою форму.

Рисунок 5. Диаграммы направленности датчика напряженности при измерении методом симметрии относительно оси вращения

Вращение в горизонтальной плоскости

При таком методе происходит измерение электромагнитного поля с известным типом поляризации (в данном случае горизонтальной) и датчик расположен перпендикулярно горизонтальной плоскости. Измерение проводится только по двум осям, которые находятся в плоскости излучаемого электромагнитного поля (рис. 6). Третья ось перпендикулярна излучаемому полю и ничего не измеряет.

Рисунок 6. Положение датчика напряженности поля при измерении методом вращения в горизонтальной плоскости

Рисунок 7. Установка при измерении методом вращения в горизонтальной плоскости

Состав испытательной установки (рис. 7):

• Датчик напряженности электрического поля: RadiSense^® RSS2010IR.
• Датчик поля: ось X, ось Y, ось Z+доп. монополи, сонаправленные по осям X, Y, Z.
• Положение датчика напряженности: «» ось Y направлена вверх;
  • ось X направлена к генератору поля при положении 0° поворотной платформы, на которой расположен стол с датчиком;
  • оси X и Z находятся в плоскости поляризованного поля.
• Источник поля: генератор электромагнитного поля RadiField^® RFS2006BR.
• Измерительное расстояние: 3 метра.
• Основание: платформа из пенополистирола (с опорной подставкой для датчика).

Рисунок 8. Результаты измерений методом вращения в горизонтальной плоскости. Красный — поле по оси X. Зеленый — поле по оси Y. Синий — поле по оси Z. Желтый — суммарное поле

Результаты измерений представлены на рис. 8.

Как и в предыдущем методе, с увеличением частоты диаграммы направленности монополей искажаются (значения изотропной ошибки достигают ±2,5 дБ). Заметно, что монополи датчиков разные виды поляризации излучающей антенны воспринимают по-разному. Это обусловлено различной формой переотражений электромагнитных волн в БЭК. Чем точнее рассчитаны распределения ЭМ-поля и углы отражений в БЭК, тем лучшее значение ошибки в результате.

Рисунок 9. Испытательные столы: из полиэстера

Рисунок 9. Испытательные столы: из полиэстера

Также рассмотрим проблему влияния тестовых столов на результаты измерений, а точнее — влияние материалов изготовления столов на переотражения электромагнитных волн в БЭК. Проведем сравнение двух столов: из пенополистирола и из полиэстера (полиэфирная синтетическая пластмасса) (рис. 9).

На данных столах были проведены измерения диаграммы направленности датчиков напряжённости, полученные при измерениях методом вращения в горизонтальной плоскости. Результаты измерений отражены на рис. 10.

Наблюдаем, что два непроводящих материала на практике по разному препятствуют прохождению радиоволн. Это обусловлено различными значениями диэлектрической проницаемости данных материалов (полиэстер ε=3.1, пенополистирол ε=1.03). Ввиду того, что испытуемые изделия могут достигать веса в сотни килограмм, это накладывает требования на предельные нагрузки на тестовые столы (а следовательно, и на материал изготовления), и производителям приходится находить компромисс между радиопрозрачностью стола и его нагрузочной способностью.

По итогам проведенных специалистами компании DARE!! Instruments измерений можно сделать следующие выводы:

• Погрешность в измерениях напряженности поля во многом обусловлена высоким значением изотропности датчиков напряженности, которая вносит вклад до 3 дБ в общую погрешность измерений напряженности электрического поля.
• Изотропная нестабильность увеличивается при увеличении частоты. Поэтому изотропность датчиков поля необходимо нормировать во всем рабочем частотном диапазоне.
• При проведении аттестации однородности поля БЭК датчиками, обладающими высоким значением изотропности, возможен отрицательный итог (и при том необоснованный) из-за якобы превышения погрешностей, указанных в ГОСТ IEC 61000-4-3-2016, что повлечет за собой высокие затраты на конструктивную доработку БЭК.
• Материал стола, находящегося в БЭК, крайне важен, т. к. существенно влияет на переотражения электромагнитных волн в измерительном объеме БЭК, что, в свою очередь, отражается на конечном результате измерений датчиком поля.

Рисунок 10. Результаты измерений методом вращения в горизонтальной плоскости. Красный — поле по оси X. Зеленый — поле по оси Y. Синий — поле по оси Z. Желтый — суммарное поле

Результаты данных исследований показывают, что изотропность датчика поля напрямую связана с качеством калибровки БЭК и всего измерительного комплекса в целом. Так как у многих лабораторий существуют ограничения габаритных размеров и нарушения геометрии БЭК, данный аспект крайне важен. Ведь очень часто в БЭК небольшого размера, в которой и так с большим трудом можно проводить полноценные испытания, дополнительно устанавливают стойку с аппаратурой, чтобы сэкономить на усилителях мощности при совместном использовании с датчиком поля. В итоге, средства, которые удалось сохранить на сокращении размеров БЭК и стоимости аппаратуры, трансформируются в огромное количество дополнительных переотражений и недостоверные результаты, а если учесть и все перечисленные проблемы, связанные с датчиком поля, то существует риск просто не аттестовать как измерительный комплекс, так и БЭК.

Именно поэтому успешное построение испытательной лаборатории невозможно без правильного подхода: внимания к деталям и учета всех необходимых требований, которые могут повлиять на качество тестируемого или выпускаемого устройства.

Источник: Дмитрий Кондрашов, Алексей Шостак, Патрик Дейкстра, ООО «Остек-Электро»

Датчик измерения напряженности электростатического поля

 

Предложен датчик измерения напряженности электростатического поля (НЭП), содержащий три пары ЧЭ, представляющих собой поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат в трех ординатах тела, представляющего из себя шар. Центры наружных поверхностей шаровых сегментов попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала в точке «О». ЧЭ датчика попарно соединены между собой токопроводящими элементами и закреплены на вращающемся на валу и находящемся внутри шара, и подключены ко входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллер через фильтр низких частот (ФНЧ) и преобразователь ток-напряжение (ПТН) подключенного к персональному компьютеру ПК, для обработки поступающих данных. Данное техническое решение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью. 3 илл.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения напряженности статического и квазистатического электрического поля в широком пространственном диапазоне с повышенной точностью.

Известен датчик, близкий к заявляемому способу [Renno N. O., Kok J.F., H.Kirkham A miniature sensor for electrical field measurements. — Electrostatics 2007 Journal of Physics: Conference series 142 (2008) article: 012075], в котором используется принцип электрической индукции; датчик состоит из двух вращающихся относительно оси чувствительных элементов, образуя цилиндрическую форму; измеряются две составляющие электрического поля, при двух уровнях скорости вращения. Недостатки данного устройства заключаются в том, что датчик является двухкоординатным, отсутствие какого-либо защитного кожуха для чувствительных элементов.

Известен также датчик для измерения напряженности электростатического поля описанный в «Способе измерения напряженности электростатического поля» [А.с. 473128 СССР, МКИ G01R 29/14], содержит чувствительные элементы (ЧЭ), представляющие собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат в трех ординатах тела, представляющего из себя в частном порядке шар, центры наружных поверхностей шаровых сегментов попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала, а ЧЭ соединены между собой через резисторы и подключены через измерительные приборы к сумматору. Датчик с ЧЭ помещают в исследуемое пространство и ориентируют его в этом пространстве, периодически экспонируя и экранируя ЧЭ, проводя измерение электростатического поля.

Недостатками известного устройства являются продолжительный период времени получения данных, в связи с тем, что экранирование и экспонирование усложняют процесс измерения параметров поля, причем измерение данных возможно только для однородных электростатических полей.

Задачей полезной модели является повышение точности измерения вектора напряженности электростатического поля, в широком пространственном диапазоне как в однородных полях, так и в полях с различной неоднородностью, обеспечивая при этом независимость результатов измерения от ориентации датчика в пространстве, сокращая период обработки полученных результатов.

Поставленная задача достигается тем, что в известный датчик измерения напряженности электростатического поля, содержащего три пары ЧЭ, представляющих собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат в трех ординатах тела, представляющего из себя в частном случае шар, центры наружных поверхностей шаровых сегментов попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала в точке «О», а ЧЭ попарно соединены между собой, добавлено то, что, датчик с. тремя парами ЧЭ, для измерения напряженности электростатического поля (НЭП), снабжен кожухом, выполненным с отверстиями, которые по размерам и по форме соответствуют размерам и форме ЧЭ, а центры отверстий на поверхности кожуха попарно расположены на осях декартовой системы координат в трех ординатах кожуха симметрично относительно ее начала в точке «О» аналогично ЧЭ, а сами ЧЭ закреплены на вращающемся валу, расположенном внутри шара таким образом, что каждый из ЧЭ, находящихся на валу, выполнен с возможностью одновременного перекрытия отверстий на поверхности кожуха и соединены между собой токопроводящими элементами и подключены ко входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллер (МК) через фильтр низких частот (ФНЧ) и преобразователь ток-напряжение (ПТН), подключенного к компьютеру (ПК) для обработки поступающих данных.

Согласно предложенному техническому решению трехкоординатный сферический датчик с тремя парами чувствительных элементов снабжен кожухом, выполненным из токопроводящего материала с отверстиями, которые по размерам и по форме соответствуют размерам и форме ЧЭ, а центры отверстий на поверхности кожуха попарно расположены на осях декартовой системы координат в трех ординатах кожуха симметрично относительно ее начала в точке «О» аналогично ЧЭ, а сами ЧЭ закреплены на вращающемся валу, расположенном внутри шара таким образом, что каждый из ЧЭ, находящихся на валу при вращении способен одновременно перекрыть отверстия кожуха.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен датчик и структурная схема устройства для измерения напряженности электростатического поля;

на фиг.2 изображена структура датчика с внутренними элементами;

на фиг.3 изображен внешний вид датчика измерения напряженности электростатического поля.

Трехкоординатный датчик (далее датчик) для измерения напряженности электростатического поля (НЭП), содержащий три пары ЧЭ 1 (S1-S2), 2 (S3-S4) и 3 (S5-S6). Пары ЧЭ 1, 2 и 3 представляют собой наружные поверхности шаровых сегментов симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат в трех ординатах тела 4, представляющего из себя в частном случае шар. Центры наружных поверхностей шаровых сегментов 5, 6, 7, 8, 9 и 10 попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала 11 в точке «О», а ЧЭ S1-S6 расположены на вращающемся валу 12. Датчик снабжен кожухом 13 с одинаковыми отверстиями 5-10, выполненным из токопроводящего материала. Отверстия 5-10 кожуха 13 выполнены аналогичными размерами, что и пары ЧЭ 1, 2 и 3. Центры отверстий 5-10 на поверхности кожуха 13 расположены попарно на осях декартовой системы координат в трех ординатах кожуха симметрично относительно ее начала в точке «О» аналогично ЧЭ 1, 2 и 3, а сами ЧЭ 1, 2 и 3 закреплены на вращающемся валу 12 относительно оси 14 и находящемся внутри шара таким образом, что каждый из ЧЭ 1, 2 и 3, находящихся на валу 12 способен перекрыть отверстия кожуха 12. Выходы датчика соединены с фильтром нижних частот (ФНЧ) 15, выходы которого соединены с преобразователем ток-напряжение (ПТН) 16, соединенного с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 17, встроенного в микроконтроллер (МК) 18, который в свою очередь соединен с преобразовательным устройством (в данном случае с персональным компьютером ПК) посредством бесконтактного приемника / передатчика (БПП) 19. К выходам МК 18 подключены входы системы управления (СУ) 21. СУ 21 управляет скоростью вращения двигателя датчика (Дд) 22. К выходам МК подключены также и входы датчика скорости (Дс) 20. Двигатель датчика работает с определенной скоростью, а СУ 21 регулирует эту скорость. Датчик работает следующим образом.

Трехкоординатный сферический датчик (далее датчик) для измерения напряженности электростатического поля (НЭП), содержащий три пары ЧЭ 1 (S1-S2), 2 (S3-S4) и 3 (S5-S6) вносят в электростатическое поле. На ЧЭ 1, 2 и 3 под воздействием электростатического поля и модулирования в каждый момент времени индуцируется заряд (dq), который является мгновенным значением тока (dq/dt). Сигналы с каждой пары ЧЭ 1, 2 и 3 поступают на вход ФНЧ 15, который отфильтровывает (убирает) высокочастотные помехи, далее полученный токовый сигнал преобразуют с помощью ПТН 16 в напряжение, пропорциональное напряженности измеряемого электростатического поля.

Сигнал оцифровывается в блоке АЦП 17 МК 18. Данные с МК 18 передаются через бесконтактный приемник/передатчик БПП 19 на ПК, а именно, МК 18 отправляет полученные значения сигнала в каждый момент времени на ПК с программным обеспечением к оператору, который получает команды от оператора, производит анализ, обработку и вывод данных. Вращение вала 12 осуществляют с помощью двигателя Дд 22, управляемого МК 18, отправляющим команды оператора на систему управления СУ 20, которая устанавливает угловую скорость вращения двигателя Дд 22 и, соответственно, вращающегося вала 12 датчика, которую измеряют датчиком скорости Дс 20, передающим микроконтроллеру МК 18 сигнал, пропорциональный скорости вращения вала 12. Эти сигналы так же являются сигналами обратной связи для корректировки угловой скорости вращения вала 12.

Полные заряды, индуцированные на чувствительных элементах, расположенных на координатных осях X, У и Z датчика:

S_i — площадь соответствующего чувствительного элемента;

dS — элемент его поверхности;

i — параметр изменяющейся от 1 до 6 это число чувствительных элементов датчика;

— поверхностная плотность зарядов, индуцированная вешним электростатическим полем: =₁·Е [Бирюков С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля // Омский научный вестник, вып. 11. — Омск: ОмГТУ, 2000. — С.89-93.];

dS=R²·Sin·d·d — элемент поверхности, выраженный в сферической системе координат [Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. -М.: Наука, 1972. — 870с.];

R — радиус сферы;

и — широтный и долготный углы сферической системы координат [Методы расчета электростаических полей / Миролюбов Н.Н., Костенко М.В., Ливинштейн М.Л., Тиходеев Н.Н. — М.: Высшая школа, 1963. — 414 с.; Бирюков С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля // Омский научный вестник, вып. 11. — Омск: ОмГТУ, 2000. — С.89-93].

Заряды Q_(x,y,z)i на чувствительных элементах датчика преобразовываем в среднюю поверхностную напряженность на этих же чувствительных элементах так

E_r — нормальная составляющая напряженности ЭП на поверхности сферы [Бирюков С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля // Омский научный вестник, вып. 11. — Омск: ОмГТУ, 2000. — С.89-93].

Средняя поверхностная напряженность является нормированной по отношению к радиусу сферы R, параметру среды ₁, в которой он находится и площади чувствительного элемента S_i, определяемой выражением

Связь между средней напряженностью E _cp(x,y,z) и зарядом Q_(x,y,z), индуцированным на чувствительном элементе установим, сопоставляя выражения (1), (2), (3):

Так как при вращении ЧЭ 1-6 с некоторой скоростью во времени t изменяется площадь пересечения ЧЭ S1-S6 и отверстий в кожухе, а также используя выражения (1) и поверхностную плотность зарядов =₁·E [Бирюков С.В. Теория и практика построения электроиндукционных датчиков потенциала и напряженности электрического поля// Омский научный вестник, вып. 11. — Омск: ОмГТУ, 2000. — С.89-93.] получим значение Q (учитывающее вращение вала 12, при котором ЧЭ в течение некоторого времени поворачивается на угол =·t, где — угловая скорость вращения вала 12, величина постоянная), получим:

₁ — диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится проводящая сфера;

S() — изменение площади ЧЭ при вращении вала;

Е_ср — средняя поверхностная напряженность электростатического поля на ЧЭ;

Так как при вращении ЧЭ наблюдается изменение заряда зависимости от угла поворота и скорости вращения Q(), тогда ток между ЧЭ:

dQ() — заряд, индуцированный на шаровом сегменте при вращении в течение времени t [Strigel R. , Ausmessung von electrischen Feldegn, Verlag G. Braun Karlsruhe 1999, S.2].

Так как угловая скорость вращения вала 12 принимаются постоянной величиной, то ток с каждой пары ЧЭ будет определяться выражением:

₁ — диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится проводящая сфера;

Е_ср — средняя поверхностная напряженность электростатического поля;

— угловая скорость вращения вала 12, величина постоянная;

dS(t)/dt — изменение площади ЧЭ в зависимости от вращения.

При восприятии ортогональных составляющих вектора НЭП с последующим их геометрическим суммированием обеспечивается независимость восстановленного модуля вектора НЭП от ориентации датчика.

В МК 18 происходит определение результирующего среднего тока, полученного с диаметрально противоположных ЧЭ, а именно:

i(t)_X, i(t)_Y, i(t) _Z — дифференциальные значения тока диаметрально противоположных ЧЭ, распложенных на координатных осях Х, Y и Z датчика соответственно.

Определение НЭП в МК 18 происходит следующим образом. НЭП пропорциональна результирующему среднему значению тока, получим:

k — коэффициент пропорциональности между током и измеряемой напряженностью электростатического поля;

f(t) — функция, учитывающая неоднородность поля и закон изменения площади ЧЭ.

Благодаря сферической форме корпуса (защитного кожуха) 13 и возможности перекрытия всех отверстий 5-10 одинаковыми чувствительными элементами S1-S6, укрепленными на одном валу 12, повышается точность измерения вектора НЭП.

Заявляемое техническое решение позволяет производить одновременное измерение напряженности электростатического поля (НЭП) E₀ по трем координатным составляющим, повышая точность измерения вектора напряженности в широком пространственном диапазоне измерения без учета ориентации датчика в пространстве, используя цифровую обработку получаемых данных, а также позволяет использовать датчик в полях с различной неоднородностью.

Датчик измерения напряженности электростатического поля, содержащий три пары ЧЭ, представляющих собой наружные поверхности шаровых сегментов, симметричных относительно плоскостей декартовой системы координат в трех ординатах тела, представляющего из себя в частном случае шар, центры наружных поверхностей шаровых сегментов попарно расположены на осях той же системы координат симметрично относительно ее начала в точке «О», а ЧЭ попарно соединены между собой и подключены к ПК, отличающийся тем, что датчик с тремя парами ЧЭ для измерения напряженности электростатического поля (НЭП) снабжен кожухом, выполненным с отверстиями, которые по размерам и по форме соответствуют размерам и форме ЧЭ, а центры отверстий на поверхности кожуха попарно расположены на осях декартовой системы координат в трех ординатах кожуха симметрично относительно ее начала в точке «О» аналогично ЧЭ, а сами ЧЭ закреплены на вращающемся валу, расположенном внутри шара таким образом, что каждый из ЧЭ, находящихся на валу, выполнен с возможностью одновременного перекрытия отверстий на поверхности кожуха и соединены между собой токопроводящими элементами и подключены ко входам аналого-цифрового преобразователя (АЦП), встроенного в микроконтроллер (МК) через фильтр низких частот (ФНЧ) и преобразователь ток-напряжение (ПТН), подключенного к компьютеру (ПК) для обработки поступающих данных.

Детектор электронного поля — Arbor Scientific

Детектор электронного поля — Arbor Scientific перейти к содержанию

Быстрый заказ

• Дополнительная информация
• Ресурсы
• Что включено
• Особенности и характеристики
• Аксессуары и запасные части

Дополнительная информация

Наконец-то стали видны электрические поля!

Детектор E-Field — это чувствительный прибор, предназначенный для проведения практических исследований эффектов положительного и отрицательного электрического заряда. Зонд этого детектора может «вынюхивать» неизвестные заряды, демонстрировать индукционный заряд и даже доказывать обратную квадратичную зависимость закона Кулона. Детектор E-Field не только показывает наличие заряда, но также может определить знак и величину присутствующего заряда. Светодиодный дисплей в верхней части прибора загорается красным при обнаружении положительного заряда и синим при наличии отрицательного заряда. По мере обнаружения большего заряда загораются дополнительные светодиоды, что позволяет проводить качественные исследования заряда. Это умное устройство работает и как лекционная демонстрация, и как лабораторный прибор. На задней панели детектора E-Field расположены порты, к которым можно подключить вольтметр.

Продаваемые товары не являются игрушками. Они предназначены только для использования в образовательных/лабораторных целях. Они не предназначены для использования детьми до 12 лет.

Ресурсы

• Руководство по эксплуатации детектора E-Field

Что включено

• Электронный детектор поля
• Источник питания
• Провод заземления
• BNC Носовой датчик электронного поля

Особенности и спецификации

Детектор электронного поля имеет две настройки чувствительности:

Установка чувствительности HI:

• Диапазон: от 0 до +/- 470 ПК
• Решение: 0,1 ПК

Настройка:

• Диапазон: от 0 до +/- 47 нКл
• Разрешение: 10 ПК

Аксессуары

Артикул № 96-3585

Обычная цена $15,50

Обычная цена Цена продажи В продаже $15,50

Цена за единицу товара / за

Купите 10 и заплатите 13,90 долларов США каждый!

Этот небольшой пробный самолет имеет цельный латунный диск, прикрепленный к изолирующей латунной композитной рукоятке.

Размер пластины составляет 20 мм и используется для передачи заряда от заряженного объекта к другому.

Артикул № 96-3590

Обычная цена $11,00

Обычная цена Цена продажи В продаже $11,00

Цена за единицу товара / за

Купите 3 и заплатите 10 долларов США каждый!

Стержни разделения заряда можно использовать для демонстрации зарядки индукцией. Изготовленные из алюминия с изолирующими подставками, они являются отличным аксессуаром для детектора E-Field Detector (#96-3580).

Товар №96-3595

Обычная цена $31,50

Обычная цена Цена продажи В продаже $31,50

Цена за единицу товара / за

Купите 3 и заплатите 29,60 долларов США каждый!

Пластина заземления предназначена для использования с детектором электрического поля, чтобы предотвратить появление ложных показаний из-за паразитных зарядов.

Артикул № P6-1600

Обычная цена $16,00

Обычная цена Цена продажи В продаже $16,00

Цена за единицу товара / за

Купите 12 штук и заплатите 15 долларов за штуку!

Изучите зарядку за счет трения, положительный и отрицательный заряд, а также притяжение и отталкивание с помощью набора фрикционных стержней.

Включает в себя стеклянный и твердый резиновый стержень, шелковые и искусственные меховые подушечки, пузырчатую пленку и полные инструкции.

			Заказ Кол-во	Цена	Кол-во для скидки	Цена со скидкой	Общая экономия
	Пробный самолет, маленький Товар № 96-3585		Заказ Кол-во	Цена $15,50	Кол-во со скидкой10	0″> Цена со скидкой13,90 $
	Стержни разделения заряда Товар № 96-3590		Заказ Кол-во	Цена $11.00	Кол-во для скидки3	Цена со скидкой$10.00
	Пластина заземления Товар № 96-3595		Заказ Кол-во	Цена $31,50	Кол-во для скидки3	0″> Цена со скидкой29,60 $
	Комплект фрикционных стержней Артикул № P6-1600		Заказ Кол-во	Цена $16.00	Кол-во для скидки12	Цена со скидкой15,00 $

Детали обратного заказа

Товары можно заказать сейчас, и мы доставим их, когда они будут доступны.

Закрыть

Создание коммерческого предложения

Мы упростили создание коммерческого предложения для утверждения бюджета или облегчения заявки на заказ на покупку!

• Просто нажмите кнопку «Создать предложение», и вы перейдете к процессу.
• Указав платежную информацию и информацию о доставке, а также выбрав вариант доставки, вы рассчитаете стоимость доставки.
• После завершения процесса ваше предложение будет автоматически сохранено в вашей учетной записи пользователя.
• В любой момент вы сможете отредактировать, распечатать, поделиться или преобразовать цитату в и заказать из своей учетной записи пользователя.

Закрыть

КАКОЙ ТИП ЛАБОРАТОРИИ?

От мензурок и пробирок до защитных очков и датчиков — вы найдете множество товаров в наших конструкторах лабораторий.

Физическая лабораторияХимическая лаборатория

Исследователи раскрывают механизм обнаружения электрического поля в микроразмерных графеновых датчиках

Рисунок 1: Схематическая диаграмма, показывающая механизм определения электрического поля в графеновых датчиках для (а) положительного и (б) отрицательного электрических полей. В случае положительного электрического поля электроны притягиваются к графеновому каналу из слоя SiO2. Напротив, электроны переносятся из графенового канала на ловушки в слое SiO2 для отрицательного электрического поля. Предоставлено: Японский передовой институт науки и технологий.

Способность ощущать величину и полярность электрического поля представляет большой научный интерес. Приложения включают раннее предсказание молнии и обнаружение сверхзвуковых самолетов. В настоящее время в полевых мельницах широко используются датчики электрического поля. Хотя они могут обнаруживать электрические поля любой полярности и поля величиной всего 1 В/м, большой размер (> 1 м) препятствует их широкому использованию в реальных приложениях. Кроме того, двигатель внутри полевой мельницы, который позволяет обнаруживать электрическое поле, может выйти из строя. Были предприняты некоторые попытки миниатюризировать датчик электрического поля за счет внедрения датчиков на основе МЭМС. Хотя они небольшие и не содержат движущихся частей, сложный процесс изготовления делает эти датчики менее рентабельными.

Исследователи из Японского передового института науки и технологий (JAIST) и Otowa Electric Co., Ltd., ведущего производителя оборудования для молниезащиты, начали искать лучшую альтернативу. Их исследование привело к графену, двумерному материалу толщиной в один атом. «Хорошо известно, что плотность носителей в графене очень чувствительна к внешним возмущениям. Такое изменение плотности носителей отражается на токе стока. Хотя были некоторые попытки и предложения использовать графен в качестве датчика электрического поля, ни один из предыдущих работы установили основной механизм восприятия электрического поля в графене. Мы поняли, что жизненно важно сначала установить механизм, чтобы внести какие-либо улучшения в датчик, что стало нашей основной целью», — говорит старший преподаватель Манохаран Муруганатан.

С помощью серии экспериментов команда наконец установила механизм восприятия электрического поля в графене. Они обнаружили, что перенос зарядов между графеном и ловушками на границе раздела SiO ₂ /графен под действием электрического поля является ключевым явлением в механизме восприятия. Такой перенос зарядов и связанное с этим изменение плотности носителей отражаются как изменение тока стока. Направление переноса заряда зависит от полярности электрического поля. Электроны переносятся с ловушек на графен под действием положительного электрического поля, а с графена на ловушки — под действием отрицательного электрического поля. Таким образом, изменение тока стока под действием электрического поля противоположно положительному и отрицательному электрическому полю, что облегчает обнаружение полярности поля. Кроме того, количество переносимых между графеном и ловушками носителей заряда зависит от величины электрического поля. Чем сильнее электрическое поле, тем больше электронов перемещается между графеном и ловушками. Разница в количестве переданного заряда также отражается на токе стока. Таким образом, изменение тока стока при приложении электрического поля можно приравнять величине электрического поля.

Дополнительная информация: Афсал Карекуннан и др., Пересматривая механизм измерения электрического поля в графеновых устройствах, ACS Omega (2021).