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工频电场测量的主要设备是场强仪。场强仪的类型主要有独立式、参照式、和光电式三种。由感器(探头)和检测器(包括信号处理回路及表头)两部分组成。
探头的几何尺寸应比较小,不能因其引入而使被测电场中各电极表面的电荷分布有明显的改变。
场强仪所测量的是场强脉动矢量或旋转矢量在探头主轴上的投影。场强仪的读数由校验标定,当电场为正弦量时,读数表示的是场强的有效值。
(1)独立式场强仪
独立式场强仪的探头常由两个互相对称的电极组成,这两个电极互相绝缘,又互相靠得很近,可以视为一对偶极子。
在均匀电场中偶极子所感生的电荷或者电流与场强有如下关系:
式中: ―比例系数,与偶极子的几何形状、尺寸有关,通常由校验确定; ―感应电荷的有效值; ―电场强度; ―感应电流; ―角频率。
只要测出偶极子探头上的感生电荷或者感生电流,就可以得到相应的场强。
(2)参照式场强仪
参照式场强仪探头由置于薄绝缘板上的平板电极和接地保护电极组成。保护电极的宽度至少应为平板电极边长的6%,探头的厚度不超过其边长的3.5%。探头与检测器常常是分离的,两者之间用同轴屏蔽电缆连接。
参照式场强仪常以“地”为参考电位。其工作原理与独立式场强仪相仿。可用来测量地平面处的场强。在非均匀电场中测量的是探头表面的场强。