Измерительный преобразователь напряженности электрического поля в море

Измерительный преобразователь напряженности электрического поля в море

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 170781 (21) 33219 76/18-21 . (51) М. Кй.з с присоединением заявки Hо

G 01 и 29-/12

Государственный комитет.

СССР

IIo делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1502.83. Бюллетень É9 6

Дата опубликования описания 1 02,83 (53I УДК 621. 317. .7(086.8) J -" + О ;: З Ц А

В.Г. Селятицкий, В.А. Клековкин, В.Ф. Еремшин, . ;..:-.у- "-и Е.С. Карнаев

5 " »4Вф-фД» ="ав т < 1А

Бй„"-„ö,":) в =, д

{72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель

Сибирский научно-исследовательский институт метрологии.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ХОРЕ

Изобретение относится к геоэлектроразведке, а именно к устройствам для измерения напряженности постоянного и инфранизкочастотного электрического поля в морях и океанах.

Известно устройство для измерения напряженности электрического поля в проводящей среде, содержащее три взаимно ортогональных гидроканала,выходы которых соединены с входами гидроключа, блок выделения разности потенциалов, входы которого соединены с иэверительными электродами, первый, из которых помещен непосредственно в проводящую среду и установлен на входе гидроключа, а второй установлен на выходе гидроключа. Принцип действия устройства основан на преобразовании измеряемой напряженности электрического поля в переменное напряжение, осуществляемое с помощью механического элемента .(гицроключа), путем периодического прерывания токов проводимости (1).

Недостатком устройства является технологическая сложность элементов конструкции, обеспечивающих качественную -работу прерйвателя (гидроключа) . 30

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель напряженности электрического поля, содержащий диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом и выполненный в виде двух вращающихся коаксиальных камер с погруженными в них кольцевыми электродами, установленными на неподвижной крышке и соединенными с регистратором, причем камеры сообщаются с внешней средой через диэлектрические трубки, образующие базу измерейия (2).

Чувствительность этого устройства ограничена помехой, индуцированной в магнитном поле Земли завихрениями проводящей среды моря, образующимися при вращении в ней диэлектрических трубок. Кроме того, большие размеры коаксиальных-камер, скользящих по неподвижной крышке и обеспечивающих при. этом высокую степень изоляции электродов от внешней среды и друг от друга, приводят к значительному росту энергопотребления измерительной системы в целом.

Цель изобретения — увеличение чувствительности устройства .и снижение энергопотребления.

996957

Поставленная цель достигается. тем, что в измерительном нреобразователе напряженности электрического поля в море, содержащем диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом, измерительные электроды и регистратор, диэлектрический корпус выполнен в виде полого геометрического тела обтекаемой формы со сквозным отверстием, расположенным в плоскости, ортогональной оси вращения диэлектрического корпуса, Причем первый измерительный электрод установлен во внутренней полости диэлектрического корпуса через изолирующий сальник,а второй - с внешней его стороны, выходы электродов подключены к регистратору через дополнительно введенный блок обработки информации, содержащий амплитудный и два синхронных детектора, управляющие входы которых соединены с квадратурными выходами системы синхронизации.

На чертеже показана структурная схема измерительного преобрг ователя.

Измерительный, преобразователь напряженности электрического поля в море состоит из диэлектрического корпуса 1,.выполненного в виде полого те- ла обтекаемой геометрической формы, на поверхности которого сделано сквозное отверстие ?, расположенное в плоскости, ортогональной оси вращения корпуса, механического привода

Э, осуществляющего вращение корпуса по оси симметрии с частотой {5, измерительного электрода 4, введенного во внутреннюю полость корпуса че.рез изолирующий сальник 5, и измерительного электрода 6, установленного с внешней стороны корпуса, Измерительные электроды 4 и б подключены к входу блока обработки информации 7, содерж щего амплитудный детектор 8, два синхронных детектора 9 и 10 и систему 11 синхронизации положения отверстия диэлектрического корпуса в пространстве. Управляющие входы синхронных детекторов подключены к квадратурным выходам системы синхронизации, имеющим фазовый сдвиг опорных напряжений 90 между собой. о

Сигнальные входы всех трех детекторов запараллелены, их выходы соединены с регистратором 12, Измерительный преобразователь напряженности электрического поля в море работает следующим образом.

При помещении диэлектрического корпуса 1, имеющего, например, форму шаРа в стационарное электрическое поле происходит обтекание шара током проводимости, т ° е. искажение структуры однородного поля. В этом случае значение электрического потенциала в точке A на входе сквозного отверстия 2, если ось Z ортогональна направлению вектора напряженности по.ля Ео Р имеет вид .Ъ А о+Ео ОСОВ3, . где - условное значенйе потенциа5 ла в выбранной системе координат, Q - радиус диэлектрического корпуса 1; - угол между направлением sea30 тора напряженности электрического поля E- и радиусомвектором в точке A.

В зависимости от положения отверстия 2 в плоскости ХОУ значение угла может меняться от 0 до Э60 и, сле довательно, при вращении диэлектрического корпуса под воздействием механического .привода Э потенциалф изменяется с частотой вращения Щ .

А

Этот потенциал через отверстие 2 и-проводящую среду, заполняющую внутреннюю полость диэлектрического корпуса, поступает на измерительный электрод 4, установленный неподвижно. Необходимая величина сопротивле«

25 ния утечки в месте вывода измерительного электрода 4 обеспечивается изолирующим сальником 5, так как сопротивление проводящей среды во внутренней полости корпуса достаточно мало.

Э9 Значение же потенциала в точке расположения измерительного электрода 6 постоянно. Поэтому разность потенциалов на выходе пары измерительных электродов 4-6 помимо постоянной

З5 составляющей, величина которой опре6 деляется разностью собственных ЭДС измерительных электродов и базой измерения (направлением и размером отрезка прямой между электродами), содержит переменную составляющую с частотой (g), амплитуда которой пропор",. ,циональна величине напряженности электрического поля Е и размерам о диэлектрического корпуса, а фаза— направлению вектора Ео.

При постановке измерительного преобразователя на дно моря в стационарных условиях направление осей координат считается заданным, и если обозначить через Ц. угол между осью координат Х и направлением вектора напряженности электрического поля Е

IP то выражение для переменного напряжения между измерительными электродами можно записать в виде

"о=

Это напряжение поступает на блок обработки информации 7 и после выпрямления амплитудным детектором 8 несет информацию о величине модуля вектора напряженности электрического поля в плоскости ХОУ.

Одновременно напряжение ЬО поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 9 и 10, управление которы996957 ми осуществляется двумя опорными напряжениями от системы синхронизации 11 положения отверстия 2 относительно осей координат. Опорные .напряжения формируются в моменты прохожде. ния отверстия 2 через оси координат

Х и У и сдвинуты друг относительно yra на 90о

После перемножения полезного сигнала и опорных напряжений на синхронных детекторах получаем напряжения

4 з 4= 2 Ео041п@"1+ ) в " =2 Еоп.ссай+О и Ъ Ъ 9 Ео е®Ф+МсаМ= ATE@ а еиа+ц и! переменные составляющие которых фильт-д руются, а постоянные составляющие поступают на выход и несут информацию о величине и направлении составляющих напряженности электрического роля в плоскости ХОУ.

Напряжения с выходов всех трех детекторов поступают далее на регистратор 12.

Таким образом, в измерительном преобразователе осуществляется преобразование измеряемого сигнала на

"несущей" частоте (Ю, что позволяет избавиться от влияния на результат измерения разности собственных ЭДС измерительных электродов. Кроме того, в отличие от известных устройств 30 измерительный преобразователь не имеет выступающих частей и при вращении не .вызывает завихрений в проводящей среде моря и, следовательно, не имеет на выходе индуцированной в магнит- 35 ном поле Земпи помехи, что позволяет повысить чувствительность измерительной аппаратуры и уменьшить его габариты.

Величина трения подвижных элементов конструкции о неподвижные s измерительном преобразователе невелика и определяется лишь соотношением диаметров вывода измерительного электрода 4 и выходного отверстия в изолирующем.сальнике 5. Причем нет необходимости добйваться очень жесткого соотношения указанных диаметров, так как отношение сопротивления проводя@ей среды в объеме диэлектрического корпуса и среды в зазоре изолирующего сальника в любом случае,цостаточно велико. Поэтому для вращения диэлектрического корпуса требуется значительно меньшая мощность от источника энергопитания, чем в известном устройстве.

Формула изобретения

Измерительный преобразователь напряженности электрического поля s море, содержащий диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом, измерительные электроды и регистратор, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и снижения энергопотребления, диэлектрический корпус выполнен в виде полого геометрического тела обтекаемой формы со сквозным отверстием, расположенным в плоскости

"ортогональной оси вращения диэлектрического корпуса, .йричем первый измерительный электрод установлен во внутренней полости диэлектрического корпуса через изолирующий. сальник, а второй — установлен с внешней его стороны, выходы электродов подключены к регистратору через дополнительно введенный блок обработки информации, содержащий амплитудный и два синхронных детектора, управляющие входы которых соединены с квадратурными выходами системы синхронизации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР .

9 771188880088, кл. G R 29/08, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 514249, кл. G 01 R 19/04, 1975 (прототип).

996957

Составитель В.Костин

Редактор К. Волощук Техред T.ôàíòà Корректор Л.Бокшан

Эаказ 926/63 Тираж 708 Подписное

BHHHfIH ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал llllll "патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4