Измеритель электрического поля

Измеритель электрического поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор изобретения

В. В. Новыш с

Институт земного магнетизма ионосферы и распространения рациоволн АН СССР (7!) Заявитель.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначается цля измерения электрических полей в море и в других жидких проводящих средах.

Известен измеритель электрического поля в проводяшей жипкой среде, содержаший стационарный солевой мост и гицроключ, возвратно-поступательным цвижением которого произвопится переключение электродов (1). о

Нецостатком его является низкая надежность :и точность измерений, связанные с трудностью осушествления необходимого высокого электрического сопротивления перекрытого гидроключа при измере-15 киях в море на больших глубинах из-за различного воздействия высокого давления на конструктивные элементы прибора из различных материалов с разными модулягь ми упругости. Кроме того, цлительное трение поверхностей активной и пассивной частей гидроключа может привести к их неравномерному истиранию, что вызовет изменение величины сопротивления изоляции, из-за чего могут поггчаться неверные результаты измерений.

Бель изобретения - повышение надежности и точности измерений.С этой целью измеритель электрического поля, содержаший стационарный солевой мост и гицроключ, снабжен герметичной камерой, заполненнрй нейтральной электроизоляционной жидкостью, в которой размешен гицроключ, непоцвижная часть клапана которого выполнена в вице плоской полированной пластины из гидрофобного материала, а скользящая поверхность попвижной части клапана выполнена с покрытием из эластичного пористого материала.

На фиг. 1 показан измеритель электрического поля, с закрытым клапаном гицроключа, разрез; на фиг. 2 — с открытым клапаном гицроключа.

Устройство состоит из корпуса 1 с имеюшимися внутри этого корпуса пвумя электродными каморами 2 с электродами

;, Электродные камеры 2 переходят b трубы 4 солового моста, -а также имеют выход на плоскую рабочую поьерхность жесткой полированной пластины 5 из гид-. рофобного материала, являющейся неподвижной частью клапана, через цилиндрические каналы 6.

Корпус 1 и трубы 4 сделаны из высокоизоляционных материалов. Трубы 4 вместе с электродными камерами 2 и цилин- tð дрическими каналами 6, будучи заполнен* ными морской водой, являются каналами, водной измерительной электрической цеЫ.

K пластине 5 прижата пружиной (на чертеже не показана) подвижная часть 7 клапана гидроключв, совершающая ьозьратно-поступательное движение и этим позволяющая электрически соединять и разьединять цве части ьодной измерительной цепи солевого моста..

Подвижная часть клапана представляет собой выполненный из высокоизоляционного материала плоский параллелепипед, в грани которого, соприкасающейся с рабочей поверхностью корпуса, имеется спло- >5 шная область, достет очная для перекрытия отверстий цилиндрических каналов 6 (фиг. 1), и область, имеющая продольную полость 8, шириной и глубиной равной диаметру отверстий цилиндрических каналов 6 и цлиной, обеспечивающей в апрецеленном положении подвижной части клпана соецинение водной цепи цилиндриче ских каналов, заполняющей эту полость морской водой (фиг. 2).

Для повышения электроизоляции контакта взаимодействующих частей клапана, приводящего к повышению надежности и точнос-.и измерения поля, неподвижная часть клапана образована плоской полиро вачной пластиной 5 из гицрофобного ма40 териалв, например фторопласт, а скользя щая по ней поверхность 9 подвижной чвс ти клапана образована прочным эластичным покрытием из пористого материала, например из фетра-велюра, пропитанного

45 нейтральной электроиэоляционной жидкостью с низким коэффициентом трения, на- пример минеральным или силиконовым маслом и др.

Клапан вместе с двумя электромагнитами 10 и 11, служащими цля сообщения возвратно-поступательного движения этому клапану, помещен в герметичной камере 12, установленной нв основном

55 корпусе с герметизирующей прокладкой

13. Камера 12 заполнена той же электроизоляционной жи цкостью, которой пропитана пористая эластичная поверхность. В

77 4 своей крышке камера 12 имеет упругую диафрагму 14 для ьыравниьания внутреннего давления с ьцешним при погружении прибора на глубину.

Для повышения точности измерений ь предлагаемом Морски алектрополимере введен блок градуироьки его чувстьитель . ности ь любой момент измерений. С этой целью у внешних концов труб солевого

;моста установлены градуировочные элект, роды 15, на которые ь заданное прог,раммно-командным блоком время подает ся калиброванный грацуироьочн ый сигнал.

Работает измеритель следующим образом.

При помощи электромагнита 10 (фиг.1)

«подвижная часть клапана сдвигается так,, что его глухой областью перекрываются цилиндрические каналы и этим рассоециняются электродные камеры. При таком положении клапана трубы двух частей солевого моста не имеют сообщения между собой. Тогда регистрируется сигнал

r l

0 =» —, е (1) л

1 где aV — разность потенциалов в море между концами труб солевого моста

R - сопротивление водной цепи солеього моста;*е - собственная ЭДС элект- родоь

Гю Г4 г с (2) где Г - сопротивление перекрытий водной цепи цилиндрических каналов и Г4 сопротивление входа усилительно-измерительного устройстьа (на черт. не показано).

Подставив выражение (2) в (1),, имеем гх о„=ау, е,, (з)

Г2+ К

Возбуждением второго электромагнита 11 его якорь втягивается и подвижная часть клапана передвигается в положение, показанное на фиг. 2. При этом электродные камеры, а следовательно и трубы со;левого моста, соединяются между собой водной цепью, проходящей через цилинцрические каналы.6 и продольную полость клвп ин в.

В этом положении регистрируется сиг нал I ь котором

Г 1

Г, = — -. (5)

Гъ Г, В где Г - сопротивление входной части цепи на участке между электродами.

5 9535

Подставив выражение (5) в (4), получим . ьV

О,,- „„»е, <+ — + —. (6)

"2

Из выражений (3) и (6), по условйям применения в ус тройстве неполяризуюших-. ся электродов, их собственная ЭДС при близких по времени измерениях 0» и U < остается в пределах пренебрежимых ошибок измерений неизменной..

Получаем

1 1

u -u v

1 2 R R R В К)1

{» —. — 1» — +—

4 .» Г4 1 2 1$

1 выражение, при помощи которого можно определить 6U по измеренным значениям .U» и Ug и легко определяемым лабораторно для заданных морских условий параметрам данного экземпляра измеритеаа г» ) t .» ° R N t 4 °

При измерениях с неполяризуюшимися электродами, с целью исключения поляризационных эффектов, применяется измерительная аппаратура с большим входным сопротивлением. Поэтому в практических конструкциях прибора Pg» R и тогда с пренебрежимо малой ошибкой выражение (7) можно переписать так: г2

) (8)

2 г„»R Г2 R откуда напряженность поля Е определяется так: .

1 !

Е

35 (9)

» +R г iR где — длина измерительной базы (расстояние между концами труб солевого моста).

Вся водная электрическая цепь образуется одной и той же морской водой.Поэтому второй член правой части выражения (9) практически может приниматься постоянным для данного экземпляра поли45 мера независимо от изменений температуры и солености моря (что в неявном .видз и принимается авторами всех предычуших таких устройств), если только or

77 6 ношение Г» /R - величины сопротивления изоляций перекрытия каналов солевого моста к сопротивлению его водной части цепи остается достаточно большим и постоянным, поскольку отношение сопротивления электродов Г) к Р невелика и в процессе измерений может изменяться лишь незначитетьно.

Однако с течением времени при измерениях в море величина сопротивжния перекрытия водной цепи электрических каналов может изменяться, что приведет к воэникновению погрешностей определения напряженности поля Е, никак не контролируемых в ранее предложенных полимерах.

Градуировочное устройство» предлагае- . мого измерителя дает вазможность определить его чувствительность в любой момент измерения.

Предложенное устройство по сравнению с известными позволяет повысить точность измерений и надежность работы прибора.

Формула изобретения

Измеритель электрического поля, содержаШий стационарный солевой мост и . гидроключ, о т л и ч а ю ш и и с я гем, что, с целью повышения надежности и точности измерений, он снабжен герметичной камерой, заполненной нейтральной электроизоляционной жидкостью, в котс рой размещен гидроключ, неподвижная часть клапана которого выполнена в виде плоской полированной пластины из гидрофобного материала, а скользящая поверхность подвижной части клапана вые полнена с покрытием из эластичного пористого материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе (.3.Н. Г» Иса х. Electr 1»еМ recording оо 1Ье Яеа Юоог аАЬ span instru)nente

"Journ Geomagn.6еое1ес(г "v26,Ф2,1974, с.269- 279

953577

Фие. f

Составитель М. Лебедев

Редактор Л, Козориз Техред Т.Фанта Корректор И. Муска

Заказ 62 7 1/74 Тираж 7 17 П одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4