Электрическое поле симметрично возбуждаемого экранированного конденсатора с дополнительными электродами

Основным элементом эталонной полеобразующей системы Государственного первичного эталона единицы напряжённости электрического поля в диапазоне частот от 0 до 20 кГц ГЭТ 158-2020 является эталонный преобразователь, состоящий из экранированного конденсатора с плоскими круглыми пластинами и дополнительными электродами, подключаемыми к источнику напряжения переменного или постоянного тока. В связи с утверждением эталона в указанном составе и изменением схемы питания эталонной полеобразующей системы с несимметричной на симметричную максимальное значение воспроизводимой эталоном напряжённости увеличено с 2000 до 4000 В/м и повышена точность её воспроизведения и передачи. Для случая симметричного питания потребовалось вывести уравнение измерений, связывающее воспроизводимую величину и входные параметры эталонного преобразователя (напряжение, геометрические размеры). Представлен вывод уравнения измерений эталонного преобразователя, возбуждаемого симметричным напряжением, полученный в результате решения электростатической задачи с симметричными краевыми условиями для потенциала электродов. Найдены оптимальные значения напряжений, подаваемых на дополнительные электроды, с целью получения максимальной однородности электрического поля в области центра преобразователя. Показано, что неоднородность поля для конкретной реализации экранированого конденсатора составляет не более 0,1 %. Полученные результаты могут использоваться в области метрологии постоянных и переменных электрических полей при разработке эталонных источников электрического поля и рабочих эталонов

1. Ztoupis I. N., Gonos I. F., Stathopulos I. A., Radiation Protection Dosimetry, 2013, vol. 1 57, iss. 1, рр. 11–21. https://doi.org/10.1093/rpd/nct122

2. Bottausci o O. et al., IEEE Transactions on I nstrumentation and Measurement, 2013, vol. 62, no. 6, pp. 1436–1442. https://doi.org/10.1109/TIM.2012.2230812

3. Patil S. M., Petkov P. Z., Bonev B. G., A review on recent antenna designing techniques for electromagnetic compatibility (EMC) test, Sixth International Scientifi c Conference “Engineering, Technologies and Systems” TECHSYS 2017, Plovdiv, Bulgaria, 18–20 May, 2017.

4. Guanghua Li, David Pommerenke and Jin Min, IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal/Power Integrity (EMCSI), 7–11 August 2017, Washington, DC, USA, pp. 498–503. https://doi.org/10.1109/ISEMC.2017.8077921

5. Бузинов В. С. Эталонные измерения параметров радиочастотного электромагнитного поля: Сборник научных трудов / Под общ. ред. д. т. н., проф. С. И. Донченко. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2019. 260 с.

6. Лукашкин В. Г., Булатов М. Ф. Эталоны и стандартные образцы в измерительной технике. Электрорадиоизмерения. М.: ТЕХНОСФЕРА, 2018. С. 271–277.

7. Пат. РФ № 2553572 С1 / Прядилов А. В., Сабиров Ж. А. // Изобретения. Полезные модели. 2015. № 17.

8. Бузинов В. С. Образцовая установка для поверки и калибровки малых дипольных антенн // Измерительная техника. 1967. № 6. С. 50–53.

9. Механников А. И. Метрология в радиоэлектронике: физические основы радиотехнических эталонов: к 55-летию ВНИИФТРИ / Под ред. П. А. Красовского. Менделеево: ВНИИФТРИ, 2009. 174 с.

10. Тищенко B. А., Токатлы В. И., Лукьянов В. И. Теория эталонного экранированного конденсатора // Измерительная техника. 2007. №. 7. С. 37–39.

11. Цырлин Л. Э. Избранные задачи расчёта электрических и магнитных полей. М.: Сов. радио, 1977. С. 319.

12. Иоссель Ю. Я. К расчёту электростатического поля плоского конденсатора с учетом краевого эффекта // ЖТФ. 1987. Т. 57. № 2. С. 237–241.

13. Лебедев H. H. Специальные функции и их приложение. М.: Физматгиз, 1963, 388 с.

14. Паринов С. Т., Клезович О. А., Смирнов А. А. Государственный первичный эталон единицы напряжённости электрического поля в диапазоне частот 0–20 кГц ГЭТ 158-2020 // Измерительная техника. 2022. № 4. С. 8–13. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-4-8-13