RU1770929C - Three-component electric field meter - Google Patents

Three-component electric field meter

Info

Publication number
RU1770929C
RU1770929C SU904871317A SU4871317A RU1770929C RU 1770929 C RU1770929 C RU 1770929C SU 904871317 A SU904871317 A SU 904871317A SU 4871317 A SU4871317 A SU 4871317A RU 1770929 C RU1770929 C RU 1770929C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
cavity
housing
electric field
hydrochannels
Prior art date
Application number
SU904871317A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Иванович Резников
Ренат Джаватович Меджитов
Альберт Иванович Гореликов
Original Assignee
Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения АН СССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения АН СССР filed Critical Тихоокеанский океанологический институт Дальневосточного отделения АН СССР
Priority to SU904871317A priority Critical patent/RU1770929C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1770929C publication Critical patent/RU1770929C/en

Links

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Использование: в области физической океанологии, в частности в измерени х посто нных и медленно мен ющихс  электрических полей в море. Сущность изобретени : трехкомпонентный измеритель электрического пол  содержит корп/с, электроды , гидроканалы и гидроключ. Новым в устройстве  вл етс  выполнение в корпусе сферической полости и исполнение гидро- - ключа в виде эластичной упругой оболочки, соединенной шпангомс источником пульсирующего давлени . На сферической поверхности полости установлен тензоцатчик, соединенный с блоком регистрации и через таймер с приводом источника давлени . В такте нагнетани  оболочка заполн ет полость и изолирует электроды друг от друга. В такте разрежени  обеспечиваетс  контакт электродов по цепи низкого сопротивлени . 2 ил.Usage: in the field of physical oceanology, in particular in measurements of constant and slowly changing electric fields in the sea. SUMMARY OF THE INVENTION: A three-component electric field meter comprises corps, electrodes, hydraulic channels, and a hydraulic key. New in the device is the implementation of a spherical cavity in the housing and the execution of a hydraulic key in the form of an elastic elastic shell connected by a barbell with a pulsating pressure source. A strain gauge is mounted on the spherical surface of the cavity, connected to the recording unit and through a timer with a pressure source drive. In the injection stroke, the shell fills the cavity and isolates the electrodes from each other. In the vacuum cycle, the electrodes are contacted through a low resistance circuit. 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к области физической океанологии, в частности, к из- мерени мпосто нныхиThe invention relates to the field of physical oceanology, in particular to the measurement of constant

медленномен ющихс  электрических полей в море, и может быть использовано при исследовании пространственно-временной структуры электрических полей в океане.slow-moving electric fields in the sea, and can be used to study the spatio-temporal structure of electric fields in the ocean.

Известен трехкомпонентный первичный преобразователь дл  исследовани  вертикальной структуры электрических полей в море, состо щий из корпуса с электродами и гидроканалами и гидроключа в форме цилиндра с контактной полостью, расположенной в его боковой поверхности.A three-component primary transducer is known for studying the vertical structure of electric fields in the sea, consisting of a housing with electrodes and hydraulic channels and a hydraulic key in the form of a cylinder with a contact cavity located in its side surface.

Недостатком этих устройств  вл етс  низка  точность измерений, поскольку электроды разнесены в пространстве и наход тс  в разных физико-химических услови х, аThe disadvantage of these devices is the low accuracy of the measurements, since the electrodes are spaced in space and are in different physicochemical conditions, and

собственные ЭДС и их дрейф не контролируютс .intrinsic EMF and their drift are not controlled.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  трехкомпонентный датчик электрического пол  в морской среде, содержащий цилиндрический полый диэлектрический корпус, на внутренней стороне первого основани  которого на окружности радиусом г, центр которой совпадает с центром основани , на угловых рассто ни х 120° установлены три измерительных эпек- трода и три ра иально установленные под углом 120° гидроканала, внешними гонцами открытые в окружающую среду, а г.нутрен- ними - закрепленные в корпусе против соответствующих измерительных электродов.The closest technical solution is a three-component electric field sensor in the marine environment, containing a cylindrical hollow dielectric casing, on the inside of the first base of which on a circle of radius r, the center of which coincides with the center of the base, three measuring distances are installed at angular distances of 120 ° the troda and three hydro channels, which are radially mounted at an angle of 120 °, open to the environment by external messengers, and secured in the case against internal measuring channels by internal messengers electrodes.

Четвертый гидроканал установлен в центре основани  корпуса и внешним концом сообщаетс  с окружающей средой, а воThe fourth hydrochannel is installed in the center of the base of the body and the external end is in communication with the environment, and in

VJVj

N N

00

оabout

иand

внутреннем его конце,закрепленном в корпусе , установлен электрод сравнени . Внутри корпуса расположен гидроключ в форме цилиндра, в основании которого, обращенном к измерительным электродам, выполнена контактна  полость, выход ща  на его боковую поверхность, а на рассто нии г от его центра на обращенном к измерительным электродам основании выполнена дополнительна  полость и сквозной канал, соедин ющий дополнительную полость с центром противоположного основани  гидроключа и открытым концом четвертого гидроканала. Гидроключ соединен с проход щей через центр основани  корпуса осью механического привода,a reference electrode mounted to its inner end; Inside the casing there is a hydraulic key in the form of a cylinder, at the base of which, facing the measuring electrodes, there is a contact cavity extending to its side surface, and at a distance r from its center, an additional cavity and a through channel are made on the base facing the measuring electrodes, connected an additional cavity with the center of the opposite base of the hydrokey and the open end of the fourth hydrochannel. The hydraulic key is connected to the axis of the mechanical drive passing through the center of the housing base,

При вращении гидроключа каждый из трех измерительных электродов последовательно соедин етс  с соответствующим ему гидроканалом и затем через сквозной канал непосредственно с четвертым электродом сравнени , что позвол ет избавитьс  от паразитного вли ни  собственных ЭДС электродов .When the hydrokey is rotated, each of the three measuring electrodes is connected in series with the corresponding hydrochannel and then through the through channel directly with the fourth reference electrode, which eliminates the parasitic effect of the intrinsic EMF electrodes.

Данное устройство имеет недостаточно высокую точность измерений, что св зано с низкой чувствительностью и большим уровнем помех от электризации при трении.This device does not have a sufficiently high measurement accuracy, which is associated with a low sensitivity and a high level of interference from electrification during friction.

Действительно,чувствительность измерител  электрического пол  пропорциональна длине измерительной базы, котора . в свою очередь, ограничиваетс  условием, что сопротивление гидроканалов должно быть много меньше сопротивлени  гидроключа в закрытом состо нии. В нашем случае это сопротивление утечек по щели между боковой поверхностью вращающегос  гидроключа и корпусом. Практика показывает , что это сопротивление утечек обычно колеблетс  от нескольких сотен Ом до единиц кОм. В процессе работы боковые поверхности стираютс , по вл ютс  биени , и сопротивление утечек со временем еще уменьшаетс , ограничива  возможность применени  длинных гидроканалов.Indeed, the sensitivity of the electric field meter is proportional to the length of the measuring base, which. in turn, it is limited by the condition that the resistance of the hydrochannels should be much less than the resistance of the hydrokey in the closed state. In our case, this is leakage resistance along the gap between the side surface of the rotating hydraulic key and the housing. Practice has shown that this leakage resistance typically ranges from a few hundred ohms to units of ohms. During operation, the side surfaces are worn away, beats appear, and leakage resistance decreases further over time, limiting the possibility of using long hydro channels.

Большой уровень помех св зан с наличием трущихс  поверхностей. При этом происходит электризаци  деталей устройства вплоть до возникновени  микроразр дов, внос щих помехи при измерени х,A high level of interference is associated with the presence of rubbing surfaces. In this case, the device parts are electrified up to the occurrence of microdischarges that interfere with the measurements,

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

На фиг. 1 в аксонометрической проекции показан пример практической реализации устройства, а на фиг. 2 - устройство корпуса и гидроключа.In FIG. 1 is a perspective view showing an example of a practical implementation of the device, and FIG. 2 - device housing and hydraulic key.

Трехкомпонентный измеритель электрического пол  содержит несущий корпус 1, где находитс  контейнер с аппаратурой регистрации , стойку 2, корпус 3 измерител ,The three-component electric field meter comprises a supporting body 1, where there is a container with registration equipment, a rack 2, a meter body 3;

гидроканалы 4-9. Корпус 3 выполнен в виде куба, в гран х которого креп тс  торцы ортогональных гидроканалов 4-9.hydro channels 4-9. The housing 3 is made in the form of a cube, in the faces of which the ends of the orthogonal hydrochannels 4-9 are attached.

Электроды 10-14 (шестой электрод наElectrodes 10-14 (sixth electrode on

фиг, 2 не показан) креп тс  в корпусе 3 вблизи торцов гидроканалов 4-9 с выступом в гидроканалы 4-9. В центре корпуса 3 выполнена сферическа  полость 15, в которую введена упруга  оболочка 16, выполненна ,Fig. 2 (not shown) are mounted in the housing 3 near the ends of the hydrochannels 4-9 with a protrusion into the hydrochannels 4-9. In the center of the housing 3, a spherical cavity 15 is made, into which the elastic shell 16 is inserted, made

например, из тонкой резины, Полость оболочки 16 шлангом 17 св зана с источником 18 пульсирующего давлени .for example, of thin rubber, the cavity of the sheath 16 is connected by a hose 17 to a pulsating pressure source 18.

Гидроканалы 4-8 выполнены в виде открытых с торцов труб.Hydrochannels 4-8 are made in the form of pipes open from the ends.

Гидроканал 9 выполнен в виде отрезка трубы с выходным отверстием на сгойке 2. Источник 18 пульсирующего давлени  представл ет собой двухтактный гидронасос поршневого типа, замкнутый на резервуар с жидкостью и обеспечивающий последовательно такт нагнетани  и такт разрежени . Оболочка 16, шланг 17 и гидронасос заполнены водой. На фиг. 2 штриховой линией обозначено положениеHydrochannel 9 is made in the form of a pipe segment with an outlet in pin 2. The pulsating pressure source 18 is a piston-type push-pull hydraulic pump closed to a fluid reservoir and providing a sequential pumping stroke and a vacuum stroke. Shell 16, hose 17 and hydraulic pump are filled with water. In FIG. 2 dashed line indicates the position

оболочки 16 в наполненном состо нии, а сплошной кривой положение оболочки 16 в спущенном состо нии. На повеохности сферической полости 15 установлен тензо- датчик 19, соединенный с блоком 20 регистрации и с приводом 22 источника 18 через таймер 21. К блоку 20 регистрации подключены также электроды 10-14.shell 16 in a filled state, and in a solid curve the position of shell 16 in a deflated state. On the surface of the spherical cavity 15, a strain gauge 19 is mounted, connected to the recording unit 20 and to the drive 22 of the source 18 through a timer 21. Electrodes 10-14 are also connected to the recording unit 20.

В качестве тензодатчика 19 можно использовать , например, подпружиненнуюAs the strain gauge 19, you can use, for example, a spring-loaded

контактную пару или полупроводниковый пленочный тензодатчик. В системе регистрации применены известные методы синхронного детектировани  с использованием сигналов тензодатчика 19 в качестве опорных .contact pair or semiconductor film strain gauge. The registration system employs well-known methods of synchronous detection using the signals of the strain gauge 19 as reference.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Измеритель помещают в море; например закрепл ют на дне, При этом оси гидроканалов 4-9 образуют ортогональную систему координат, например, каналы 5-6 - ось X, каналы 7-9 - ось Y, каналы 4-9 - ось Z. Соответствующие информационные каналы образуют пары электродов 10-11, 1213 , 14 и шестой электрод.The meter is placed in the sea; for example, they are fixed at the bottom. In this case, the axes of the hydrochannels 4–9 form an orthogonal coordinate system, for example, channels 5–6 — the X axis, channels 7–9 — the Y axis, channels 4–9 — the Z axis. Corresponding information channels form pairs of electrodes 10-11, 1213, 14 and the sixth electrode.

При включении привода 22 источника 18 оболочка 16 заполн етс , обволакива  поверхность сферической полости 15. Как только избыточное давление на поверхность полости 15 достигнет наперед заданной величины, определ ющей степень электроизол ции гидроканалов 4-9, тензодатчик 19 выдаст сигналы на привод 22 с прекращении такта нагнетани , в блок 2СWhen the drive 22 of the source 18 is turned on, the shell 16 is filled, enveloping the surface of the spherical cavity 15. As soon as the excess pressure on the surface of the cavity 15 reaches a predetermined value that determines the degree of electrical isolation of the hydraulic channels 4-9, the strain gauge 19 will give signals to the drive 22 with the cessation of cycle injection into block 2C

регистрации - о начале такта измерени  мregistration - about the beginning of the measure

запустит таймер 21. Снимаемые с пар электродов 10-14 напр жени  равны в этом такте сумме разности потенциалов открытых торцов гидроканалов 4-9 (поле в среде) и собственных ЭДС электродов 10-14.starts timer 21. The voltages taken from the pairs of electrodes 10-14 are equal in this cycle to the sum of the potential difference between the open ends of the hydrochannels 4-9 (field in the medium) and the intrinsic EMF of the electrodes 10-14.

Через заранее установленное врем , определ ющее длительность такта измерений , таймер 21 выдаст сигнал в блок 20 регистрации о конце такта измерений и в привод 22 о начале такта разрежени . Гидронасос откачивает воду из оболочки 16. обеспечива  пр мой электрический контакт между электродами 10-14. Оболочка 16 сжимаетс , и тензодатчик 19 выдает сигнал на привод 22 гидронасоса о прекращении такта разрежени , в блок 20 регистрации - о начале такта сравнени  и снова запускает таймер 21, определ ющий продолжительность такта сравнени .After a predetermined time determining the duration of the measurement cycle, the timer 21 will give a signal to the registration unit 20 about the end of the measurement cycle and to the drive 22 about the beginning of the rarefaction cycle. The hydraulic pump pumps water from the shell 16. providing direct electrical contact between the electrodes 10-14. The shell 16 is compressed, and the strain gauge 19 provides a signal to the hydraulic pump drive 22 to stop the rarefaction cycle, to the recording unit 20 to start the comparison cycle and starts timer 21 again, which determines the duration of the comparison cycle.

В этом такте снимаемые с пар электродов 10-14 напр жени  равны собственным ЭДСэлектродов 10-14. Внешнее электрическое поле входит в эти сигналы ослабленным во столько раз, во сколько сопротивление между расположенными вблизи друг друга электродами 10-14 меньше сопротивлений гидроканалов 4-9, на практике в сотни раз и. таким образом, практически не вли ет на результаты измерений .In this cycle, the voltages removed from the pairs of electrodes 10-14 are equal to the intrinsic EMF of the electrodes 10-14. An external electric field enters into these signals as many times weakened as the resistance between the electrodes located near each other 10-14 is less than the resistance of the hydrochannels 4-9, in practice, hundreds of times. thus, it has practically no effect on the measurement results.

Далее таймер 21 выдает сигналы о конце такта сравнени  в блок 20 регистрации и запускает гидронасос в режим нагнетани  давлени , и, таким образом, полный цикл измерений завершаетс . В дальнейшем все процессы циклически повтор ютс . Снимаемые с пар электродов 10-14 напр жени  представл ют собой импульсные сигналы, синхронное детектирование которых даетNext, the timer 21 signals the end of the comparison clock to the recording unit 20 and starts the hydraulic pump in the pressure boosting mode, and thus the complete measurement cycle is completed. Subsequently, all processes are cyclically repeated. The voltages taken from the pairs of electrodes 10-14 are pulse signals, the synchronous detection of which gives

искомое электрическое поле в среде независимо от собственных ЭДС электродов 10-14 и их дрейфа.the desired electric field in the medium, regardless of the intrinsic EMF of the electrodes 10-14 and their drift.

В такте измерений оболочка 16 обеспечивает очень высокую степень электроизол ции электродов 10-14 (практически до нескольких мегаом), что позвол ет использовать длинные гидроканалы 4-9 и тем самым увеличить реальную чувствительностьIn the measurement cycle, the shell 16 provides a very high degree of electrical insulation of the electrodes 10-14 (almost to several megaohms), which allows the use of long channels 4-9 and thereby increase the real sensitivity

измерител .meter.

В устройстве отсутствуют трущиес  поверхности и, следовательно, отсутствуют помехи от электризации при трении.The device has no rubbing surfaces and, therefore, there is no interference from electrification during friction.

Благодар  этому устройство обладаетThanks to this, the device has

Claims (1)

большей чувствительностью, помехозащищенностью и, соответственно, большей точностью результатов измерений. Формула изобретени  Трехкомпонентный измеритель электрического пол , содержащий диэлектрический корпус, в котором выполнена полость в виде тела вращени , шесть гидроканалов, четыре из которых расположены взаимо перпендикул рно в одной плоскости, а дваgreater sensitivity, noise immunity and, accordingly, greater accuracy of the measurement results. SUMMARY OF THE INVENTION A three-component electric field meter containing a dielectric body in which a cavity is made in the form of a body of revolution, six hydrochannels, four of which are mutually perpendicular in one plane, and two других - перпендикул рно этой плоскости, и шесть измерительных электродов, причем гидроканалы закреплены на корпусе и соединены с полостью внутри корпуса, а измерительные электроды закреплены в корпусеothers - perpendicular to this plane, and six measuring electrodes, and the hydrochannels are fixed on the housing and connected to the cavity inside the housing, and the measuring electrodes are fixed in the housing с выступом в гидроканалы и соединены с блоком регистрации, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений , в полость введена эластична  оболочка , соединенна  шлангом с источникомwith a protrusion into the hydrochannels and connected to the recording unit, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, an elastic shell is introduced into the cavity, connected by a hose to the source пульсирующего давлени , причем в полости на внутренней поверхности корпуса установлен тензодатчик, соединенный с блоком регистрации и через таймер - с приводом источника пульсирующего давлени .pulsating pressure, and in the cavity on the inner surface of the housing a strain gauge is installed, connected to the registration unit and through a timer to the drive of the pulsating pressure source. к электродамto the electrodes
SU904871317A 1990-07-03 1990-07-03 Three-component electric field meter RU1770929C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904871317A RU1770929C (en) 1990-07-03 1990-07-03 Three-component electric field meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904871317A RU1770929C (en) 1990-07-03 1990-07-03 Three-component electric field meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1770929C true RU1770929C (en) 1992-10-23

Family

ID=21538907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904871317A RU1770929C (en) 1990-07-03 1990-07-03 Three-component electric field meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1770929C (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828328A (en) * 2018-04-27 2018-11-16 中国科学院地质与地球物理研究所 Portable three-component submarine electric field instrument

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1343376, кл. G 01 V 3/06, 1984. Авторское свидетельство СССР №1615644 по за вке № 4665107/21, кл. G01 R 29/12, 1989. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108828328A (en) * 2018-04-27 2018-11-16 中国科学院地质与地球物理研究所 Portable three-component submarine electric field instrument
CN108828328B (en) * 2018-04-27 2023-11-28 中国科学院地质与地球物理研究所 Portable three-component submarine electric field instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN211784189U (en) Fluid motion measurement sensor device based on artificial tentacles
RU1770929C (en) Three-component electric field meter
CN111289220A (en) Fluid motion measurement sensor device based on artificial tentacles
CN115541926B (en) Self-powered current meter applied to ocean flow field flow velocity measurement
US3657919A (en) Apparatus for calibrating a volumetric flow metering device
RU2724296C1 (en) Molecular-electronic hydrophone with static pressure compensation
Horton Sr et al. Circumferential Waves in a Thin‐Walled Air‐Filled Cylinder in a Water Medium
US3382715A (en) Solion current meter
RU2122743C1 (en) Device measuring angular velocity
SU447590A1 (en) Electrokinetic pressure sensor
SU1154447A1 (en) Deep-well level gauge
CN213874501U (en) Pressure and flow rate integrated full-channel wide open channel electromagnetic flowmeter sensor
SU932575A1 (en) Electrokinetic sensor
CN218443997U (en) Double-channel Doppler ultrasonic flowmeter
SU1026098A1 (en) Probe for magnetic measurements in liquid media
SU509806A1 (en) Device for determining the dynamic characteristics of pressure transducers
SU883748A1 (en) Electrostatic kilovolt meter
RU2162598C2 (en) Conductometric transducer of angular oscillations
SU815629A1 (en) Electrical kinematic pickup
SU1552121A1 (en) Device for measuring specific electric conduction of liquid
SU1698707A1 (en) Device for determining molar concentration of substances dissolved in liquid
SU845009A1 (en) Device for simultaneous measuring of density, volumetric and mass flow rate
SU558152A1 (en) The device for determining the spatial position of the object
SU1262291A1 (en) Device for determining media boundary
SU1028316A1 (en) Apparatus for investigating reactions of mice