Датчик напряженности электрического поля

Датчик напряженности электрического поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля сверхнизкой частоты в морской воде при геофизических исследованиях. Цель - увеличение чувствительности датчика за счет уменьшения уровня собственных шумов. Датчик содержит проводяшре электроды соединенные изолированными проводами с линией связи, установленные в диэлектрической трубе длиной 1 по обе стороны от ее среднего сечения на расстоянии 1, определяемом соотношением I/IT () 3, где Tg - сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы; г - сопротивление внутреннего объема трубы при заполнении его водой. В среднем сечении трубы и в ее торцах установлены идентичные пористые перегородки . При движении датчика в морской воде турбулентные вихри не проникают во внутреннюю полость диэлектрической трубы, а помехи, возникаю щие в пористьк перегородках за счет потенциала протекания, взаимно компенсируются . Для точной регулировки компенсации по крайней мере один из электродов имеет возможность перемещения вдоль оси трубы с последующей фиксацией. В результате чувствительность датчика увеличивается более чем в 3 раза. 1 з.п. ф-лы,1 ил. (Л со со сд со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 V 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4169962/31-25 (22) 30 ° 12.86 (46) 15.07.88. Бюл. У 26 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) В.В.Акиндинов, И.В.Лишни и В.Г.Максименко (53) 550.83(088.8) (56) Кочанов Э.С., Зимин Е.Ф. Измерение электрического поля токов проводимости в сверхнизкочастотном диапазоне: Обзор. Радиотехника и электроника, 1982, т. KVII, 9 7.

Там же, с. 1255. (54) ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля сверхнизкой частоты в морской воде при геофизических исследованиях. Цель — увеличение чувствительности датчика за счет уменьшения уровня собственных шумов. Датчик содержит проводящие электроды, „.SU„„1409959 А1 соединенные изолированными проводами с линией связи, установленные в диэлектрической трубе длиной 1 по обе т стороны от ее среднего сечения на расстоянии 1, определяемом с оотношением

1/1 = (1+r> /rT) - 3, где r < — сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы;

r T — сопротивление внутреннего объема трубы при заполнении его водой. B среднем сечении трубы и в ее торцах установлены идентичные пористые перегородки. При движении датчика в морской воде турбулентные вихри не проникают во внутреннюю полость диэлектс рической трубы, а помехи, возникаю- ж щие в пористых перегородках за счет потенциала протекания, взаимно компенсируются. Для точной регулировки С компенсации по крайней мере один из электродов имеет возможность переме- Д щения вдоль оси трубы с последующей фиксацией. В результате чувствитель- leak ность датчика увеличивается более чем в 3 раза. 1 з.п. ф-лы,1 ил. 4Р

1409959

Изобретение относится к технике лектроизмерений и может быть испольовано для измерения напряженности лектрического поля сверхнизкой час5 оты в морской воде при проведении еофизических исследований.

Цель изобретения — увеличение чувствительности датчика за счет уменьения уровня собственных шумов. IG

На чертеже изображен датчик напряенности электрического поля.

Датчик напряженности электрическоо поля содержит электроды 1 и 2, ыполненные в виде пластин, соединен-15 е изолированными проводами 3 и 4 линией связи и установленные в дилектрической трубе 5 по обе стороны т среднего сечения трубы, а также дентичные пористые перегородки, ус- 20 ановленные на концах 6 и 7 и в средем сечении 8 диэлектрической трубы. ористые перегородки имеют капиллярю структуру — отверстия, длина коорых на порядок и более превышает 25 диаметр. Они могут быть получены утем высверливания отверстий малого иаметра в диэлектрических материаах (например, эбонит е, п олипр опил ене др.), прессования стружек указан- 30

ых материалов, возможно также исользование материалов, имеющих естетвенную капиллярную структуру.

Электроды 1 и 2, выполненные в виде ластин, устанавливаются на расстояопределяемом .из соотношения гв

1+--1 гт. (1)

1 3

40 г де 1 — расстояние между электродами;

1 — длина диэлектрической трубы; т

r — сопротивление воды, окружаюв щей датчик, между торцами диэлектрической трубы;

r — сопротивление внутреннего т объема трубы при заполнении его водой.

Для точного определения 1 необходи50

Мо знать величины г н rs. Для расчета э тих величин необходимо эксперимент альное измерение проводимости морск ой воды. Учитывая это обстоятельство, а также то, что для расчета 1ет точной формулы, рекомендуется э кспериментальное определение этих в еличин,для чего вместо торцовых пор!истых перегородок в диэлектрическую трубу устанавливаются металлические водонепроницаемые перегородки, идентичные по размерам пористым перегородкам 6 и 8, К металлическим пер ег ор одкам присоединяют изолированные провода, которые подключают к измерителю сопротивления. Для измерения r т диэлектрическую трубу полностью заполняют морской водой и, не погружая ее в воду, измеряют сопротивление . между перегородками на частоте 1020 кГц, которое и является равным искомому сопротивлению r . Для измет рения r диэлектрическую трубу с меЬ таллическими перегородками без заполнения водой герметизируют и опускают в море (или в басс ейн р а змерами, во много раз превышающими размеры трубы) . Сопротивление между металлическими перегородками, измеренное на частоте 10-20 кГц, и является равным искомому сопротивлению мВ. Измерение на высокой частоте (10-20 кГц) необходимо для устранения влияния на результат измерения частотно-зависимого сопротивления двойного слоя, образующегося на поверхности металлических герегородок. В качестве измерителя сопротивления можно применять мост переменного тока Р568. Поскольку измерения выполняются с определенными погрешностями, а также вследствие неидентичности пористых перегородок и неточности выполнения принятых при анализе эквивалентной схемы допущений, рассчитанное по формуле (1) расстояние между электродами несколько отличается от условия полной компенсации электрокинетической помехи . Для точной настройки датчика на отсутствие электрокинетических помех, создаваемых пористыми перегородками, т.е. для увеличения положительного эффекта, по крайней мере один из электродов необходимо укрепить внутри, диэлектрической трубы с возможностью перемещения его вдоль ее оси и последующей фиксации его положения. Примером такого крепления электрода может служить резьбовое соединение электрода с диэлектрической трубой, при котором электрод, выполненный в виде диска, может по резьбе перемещаться вдоль оси трубы. Фиксация положения при этом обеспечивается за счет трения в резьбовой паре. Точную настройку датчика на компенсацию электрокинетической помехи осущест14 09959 вляют, ввинчивая или вывинчивая электрод и опуская после этого датчик для проверки достигнутого результата в естественный или искусственно создан5 ный поток морской воды. Возможна и более удобная конструкция настроечного элемента датчика.

Датчик напряженности электрического поля работает следующим образом.

Морская вода через"идентичные пористые перегородки 6-8 полностью заполняет внутренний объем диэлектрической трубы. При буксировании датчика или обтекании его потоком вслед- 15 ствие того, что на торцах трубы нет .открытых отверстий, вода турбулизуется в гораздо меньшей степени. При этом поскольку пористая перегородка представляет собой систему капилляров, 2р образующиеся вихри не проходят внутрь обтекателя к электродам 1 и 2. Однако вследствие перепадов давления между торцовыми стенками диэлектрической трубы возникает просачивание 25 воды сквозь идентичные пористые перегородки, сопровождаемое возникновением "потенциала протекания". При предлагаемом расположении электродов и пористых перегородок помеха, выз- ЗО ванная "потенциалом протекания", отсутствует вследствие равенства и синфазности "потенциалов протекания" на электродах. При этом действующая длина датчика составляет одну тРеть гео- 35 метрической длины. Помехи, связанные с обтеканием датчика потоком, практически не проявляются. В то же время при обтекании электродов потоком воды собственный шум датчика возрастает в 4р десятки, сотни раз по сравнению с отсутствием движения воды. Чтобы устранить этот шум, в известном устройстве используется труба малого диаметра, что увеличивает примерно на порядок уровень теплового шума датчика. Таким образом, предлагаемое устройство имеет по сравнению с известным в три раза меньшую действующую длину l и. примерно в десять раз меньший уровень собственных шумов

U . Поэтому чувствительность предлагаемого датчика, характеризуемая отно"

1аЕ с шением сигнал-шум = - (Ес- напря0щ женность поля сигнала), увепичивается по сравнению с известным устройством более чем в три раза.

Формула изобретения

1. Датчик напряженности электрического поля, содержащии диэлектрическую трубу с перегородкой в среднем сечении и два электрода, расположенные по обе стороны от перегородки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности за счет уменьшения собственных шумов, введены две дополнительные перегородки, установленные в торцах диэлектрической трубы, при этом все перегородки выполнены IlopHcTbMH и идентичными одна другой, а электроды выполнены в виде пластин, перпендикулярных к оси трубы и установленных одна от . другой на расстоянии, определяемом из соотношения где 1 — расстояние между электродами;

1 — длина диэлектрической трут бы; — сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы; — сопротивление внутреннего объема трубы при заполнении его водой.

2, Датчик по и. 1, о т л и ч а ю-, шийся тем, что по крайней мере один из электродов укреплен с возможностью перемещения и фиксации вдоль оси диэлектрической трубы.

14099 59

Составитель Л, Сорокина

Редактор А. Orap Техред Л.Олийнык Корректор О. Кравцова

Заказ 3476/41 Тираж 522 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4