SU1048440A1 - Трехкомпонентный датчик электрического пол в провод щей среде - Google Patents

Abstract

TPEXKGMnOHEHTHbtfi ДАТЧИК , ЭЛЕКТРШШСКОГО ПОЛЯ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ , состо щий из первичного преобразовател , согласующих трансформаторов и дифференциальных усилителей, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности и точности измерений при одновременном уменьшении количества измерительных электродов, устранении взаимного шунтировани  измерительных каналов и возможности установки первичного преобразовател  датчика на движущихс  объектах, первичный преобразователь выполнен в виде четырех идентичных провод пщх сферических сегментов, расположенных на поверхности шарового гермоотсека так, что центры сегментов лежат в вершинах тетраздра, согласующие трансформаторы выполнены с двум  идентичными вторичш;1ми обмотками, их перв.ичные обмотки соединены в четырехлучевую звезду, лучи которой подключены к измерительным злектродам, одна из вторичных обмоток согласующего трансформатора первого иэмеритель .иого канала соединена последовательно-встречно с одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора второ о измерительного канала, а i друга  вторична  обмотка согласующе (Л го трансформатора первого измерительного канала соединена последовательно-согласно с другой вторичной обмоткой согласующего трансформатора второго измерительного канала и последовательно-встречно с вторичными обмотками согласующего т-рансформатора третьего измерительного канала, вторичные обмотки согласующего трансфор00 4 матора четвертого измерительного ка . нала соединены последовательно-сон1 гласно .

Description

i Изобретение относитс  к измерительной технике, примен емой при гео физических исследовани х Мирового, Океана, в геоэлектроразведке, в част ности к измерению электрической соетавл ющей естественного элёктромагнитного пол  и теллурических токов в морской среде и грунте, и может быть использовано дл  поиска и обнаружени  подводных и затонувших объек тов , Известен трехкомпонентый датчик переменного электрического пол , содержащий три идентичных однокомпонентных датчика переменного электрического пол , расположенных так, что их оси чувствительности взаимно орто гональны, а геометрические центры совмещены. Датчик содержи,т также тороидальные катушки индуктивности (со гласующие трансформаторы) и разрезньш провод щие сердечники (измерительные электроды), предназначенные дл  одно временного измерени  трех взаимно ор тогональ х составл ющих вектора напр женности электрического пол  СО. Недостатками данного датчика  вл ютс  использование шести измерительных электродов, когда дл  Одновременного измерени  трех составл ющих вектора напр женности элек(уричес кого пол  -достаточно четырех, невозмолшостыо установки датчика на движу щихс  объектах вследствие необтекаемости формы, первичного преобразовател  , низка  чувствительность и точность измерени  составл ющих электрического пол , обусловленна  взаимным шунтированием однокомпонет ных датчиков. Дл  устранени  взаимно го шунтировани  однокомпонентных дат чиков измерительные: пары электродов датчиков должны быть разнесены на рассто ние не менее дес ти измерительных баз,что приводит к снижению точности измерени  составл ющих векторов напр женности электрического пол  в выбранной точке исследуемого пространства провод щей среды. Известны трехкомпонентные датчики , представл ющие собой три одноком понентных датчика электрической составл ющей электромагнитного пол  в провод щей среде, оси чувствительнос ти которых расположены взаимно ортогонально и имеют низкую чувствительность и точность одновременного измерени  cocтaвл юш x вектора напр женности электрического пол  вслед40 ствие взаимного шунтировани  однокомпонентных датчиков. Наиболее близким к предлагаемому .  вл етс  трехкомпонентый датчик электрического пол , предназначенный дл  одновременного измерени  трех составл ющих вектора напр жен- ности электрического пол  в провод щей среде, содержащий первичный преобразователь, выполненный в виде трех пар квадратных пластинчатых электродов, расположенных на противоположных гран х диэлектрического куба, и усилительно-измерительные, каналы. Сигнал с каждой пары электродов через согласующие трансформаторы поступает на дифференциальный усилитель , с выхода которого передаетс  по телеметрической линии св зи на компьютер или регистрирующий прибор. Известный датчик имеет три измерительных канала и представл ет собой три однокомпонентных датчика, оси чувствительности которых взаимно ортогональны. Этот датчик электрического пол  в провод щей среде содер жит первичный преобразователь и усилительно-измерительные каналы CZJ. Недостатками извесвтного датчика  вл ютс  использование в первичном преобразователе шести измерительных электродов, когда дл  одновременного измерени  трех составл ющих вектора напр женности электрического Пол  достаточно четырех, невозможность установки тако.го первичного преобразовател  на движущихс  объектах вследствие необтекаемости формы куба, низка  чувствительность и точность измерени  составл ющих вектора напр женности электрического пол , обусловленна  взаимным шунтированием измерительных каналов . Цель изобретени  - увеличение чувствительности и точности измерений при одновременном уменьшении количества измерительных электродов, -устранении взаимного шунтировани  измерительных каналов и возможности установки первичного преобразовател  на движущихс  объектах. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в трехкомпонентном датчике электрического пол  в провод щей среде, состо щем из первичного преобразовател  , согласующих трансформаторов и дифференциальных усилителей, первичный преобразователь датчика выполнен в виде четырех идентичных провод щих сферических сегментов, расположенных на поверхности шарового гермоотсека так, что центры сегментов лежат в вершинах тетраэдра, согласующие трансформаторы выполнены с двум  идентичными вторичными обмотками, их первичные обмотки соединещ 1 в четырехлучевую звезду, лучи которой подключены- к измерительным электродамj одна из вторичных обмоток согласующего трансформатора первого измерительного канала соединена последовательно-встречно с одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора второго измерительного канала , а друга  вторична  обмотка согласующего трансформатора первого измерительного канала соединена последовательно-согласно с другой вторичной обмоткой согласующего трансформатора второго измерительного канала и последовательно-встречно с вторичными обмотками согласующего трансформатора третьего измерительного канала, вторичные обмотки согласующего трансформатора четвертого измерительного канала соединены .последовательно-согласно .

На фиг. I изображен первичный преобразователь предложенного трехкомпонентного датчика, обилий вид; на Фиг. 2 - то же, при симметричном расположении электродов относительно осей ординат; на фиг. 3 - блоксхема трехкомпонентного датчика.

Трехкомпонентный датчик состоит из первичного преобразовател  с измерительными электродами 1-4, шаровым гермоотсеком 5, согласующими трансформаторами 6-9 и дифференциальными усилител ми 10-12. Измерительные электроды 1-4 .по ключены к первичным обмоткам согласующих трансформаторов 6-9, соединенных в звезду . Одна из вторичных обмоток согласующего трансформатора 6 соединена последовательно-встречно с одной из вторичных обмоток согласукнцего трансформатора 7, выводы обмоток подключены ко входу дифференциального усилител  10. Друга  вторична  обмотка согласующего трансформатора 6 включена последовательно-согласно с другой вторичной обмоткой согласующего трансформатора 7 и последовательновстречно с вторичными обмотками согласующего трансформатора 8, выводы обмоток подключены.ко входу дифференциального усилител  11. Вторичные обмотки согласующего трансформатора 9 соединены последовательно-согласно , выводы обмоток подключены ко входу дифференциального усилител  12.

Датчик функционирует следующим образом.

При расположении измерительных электродов первичного преобразовател  относительно осей декартовой системы координат согласно фиг. 1 сигнал с измерительных электродов 1-4 соответственно имеет вид:

,

cos ЭО cos Е,. cos ЬО

ХС05 ig SO+E

(J,n2 .3zbO°cQS i9°3o B cosbo

iccos19°30-E СОЗТО ЗО .

ng / C05-t930-E COs70°30)

гV-- 5 z

коэффициент преобразовани 

где -n перйичного преобразовател  датчика;

%базовое рассто ние измерительных электродов датчика;

E.,E

соответствующа  составл юща  вектора напр женности электрического пол  по ос м декартовой системы координат. Сигнал с измерительшх электродов 1-4 поступает на первичные обмотки согласующих трансформаторов 6-9, соединенные в четырехлучевую звезду. Вторичные обмотки согласующих трансформаторов соединены так, что на вход .дифференциального усилител  10 поступает сигнал:

K(Uj,-Up )2К пС е COS 30°cos ,

на вход дифференциального усилител  1I поступает сигнал:

(2%-( ,

а на вход дифференциального усилите . л  12 nocfупает сигнал

2KUo4 2Kne E2 ,

где К - коэффициент трансформации

согласующих трансформаторов. С целью получени  на выходе дифферейциальных усилителей 10-12 сигналов пропорциональных трем взаимно ортогональным составл ющим вектора

5 напр женности электрического пол  коэффициенты усилени  дифференциальных усилителей 10-12 выбраны в соотношении 3:1:1,414.

Claims (1)

1. ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДАТЧИК . ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ, состоящий из первичного преобразователя, согласующих трансформаторов и дифференциальных усилителей, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерений при одновременном уменьшении количества измерительных электродов, устранении взаимного шунтирования измерительных каналов и возможности установки первичного преобразователя датчика на движущихся объектах, первичный преобразователь выполнен в виде четы рех идентичных проводящих сферических сегментов, расположенных на поверхности шарового гермоотсека так, что центры сегментов лежат в вершинах тетраэдра, согласующие трансформаторы выполнены с двумя идентичными вторичнйми обмотками, их первичные обмотки соединены в четыр'ехлучевую звезду, лучи которой подключены к измерительным электродам, одна из вторичных обмоток согласующего трансформатора первого измерительного канала соединена последовательно-встречно с одной из вторичных обмоток согласующего трансформатора второго измерительного канала, а другая вторичная обмотка согласующего трансформатора первого измерительного канала соединена последовательно-согласно с другой вторичной обмоткой согласующего трансформатора второго измерительного канала и последовательно-встречно с вторичными обмотками согласующего трансформатора третьего измерительного канала, вторичные обмотки согласующего трансформатора четвертого измерительного каI нала соединены последовательно-со- . гласно.