SU864187A1

SU864187A1 - Датчик переменного электрического пол токов проводимости

Info

Publication number: SU864187A1
Application number: SU792853914A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Степанович Кочанов; Евгений Федорович Зимин
Original assignee: Предприятие П/Я В-8662
Priority date: 1979-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1981-09-15

Description

Изобретение относится к⁴ технике 'измерений электрических величин в’ проводящих средах и предназначено для регистрации параметров перемен- 5 ного электрического поля.

Во многих практических приложениях (морская электроразведка, электромагнитная связь, телеметрия и т.д.) требуется измерение напряжен- jq ности электрического поля. Если среда однородна и характеризуется удельной электропроводностью (?, то в соответствии с законом Ома в дифференциальной форме существует прямая зависимость между плотностью то- ’ ⁵ка 5 и напряженностью электрического поля ξ _ _

СГ=бЕ

На измерении плотности тока и основан ряд устройств по регистрации напряженности электрического поля.

Известен датчик, состоящий из диэлектрического цилиндра с торцовыми металлическими электродами,внутри которого помещена катушка на железном сердечнике fij · . ' .

Однако необходимость разъединения измерительных электродов с помощью диэлектрической вставки приводит к усложнению конструкции дат- ¹ 30 чика и ослаблению его помехоустойчивости, так как внешнее помехонесу щее магнитное поле легко проникает через диэлектрическую вставку и воздействует на измерительную катушку, ухудшая соотношение сигнал - помеха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик для электроразведочной аппаратуры, содержащий тороидальную катушку индуктивности, электропроводящий стержень, снабженный сгустителями-обтекателями, выполненными в виде половин проводящего сфероида. Этот датчик обладает высокой чувствительностью, так как снабжен сгустителем, позволякщим сконцентрировать через тороидальную катушку большую величину тока [2j.

Однако датчик требует обязательного электроизоляционного разъединения половин проводящего сфероида.При этом наличие диэлектрической вставки приводит к усложнению конструкции датчик^ и принятию специальных мер по обеспечению его герметичности. Кроме того, диэлектрическая вставка ослабляет помехоустойчивость датчика, так как внешнее п.омехонесущее магнитное поле проникает через ди электрическую вставку и, воздействуя на измерительную тороидальную катушку, ухудшает соотношение сигнал/помеха.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости датчика при сохранении высокой его чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик переменного электрического поля токов проводимости, состоящий из сгустителя, первой измерительной индукционной катушки, подключенной к усилителю, и регистратора, подключенного к выходу усилителя , дополнительно введена вторая измерительная индукционная катушка, включенная встречно-последовательно с первой измерительной индукционной катушкой относительно внешнего помехонесущего поля, а сгуститель выполнен в виде сплошного проводящего тела с расположенными симметрично относительно его о'си двумя одинаковыми полостями, внутри которых размещены указанные катушки.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции датчика; на фиг. 2 - разрез сгустителя по мидель-шпангоутному сечению.

В центре цилиндрических полостей сгустителя 1 помещены измерительные индукционные катушки 3, включенные встречно-последовательно и подключенные к усилителю 4, выход которого соединен с регистратором 5.

Принцип работы датчика поясняется на примере датчика .со сфероидальным сгустителем длиной 26 и диаметром в мидель-шпангоутном сечении 2R.

При помещении указанного датчика (фиг.1 и 2) _в поле токов проводимости &-бЁ (<5 II £ } в силу различной проводимости металлического сгустителя (С?-' Ю^-6 См/м) и электролита (6 0,1-5) См/м) через поперечное сечение сгустителя протекает суммарный ток, равный

I rIVm* _Vir6(« -ЙЕ,

Этот ток, ] сгустителя вает вдоль протекание распределяясь по сечению t равномерно, обуславли- > большой оси сгустителя > плотности тока

Зр (α)

Пбследний, в’свою очередь, вызывает в цилиндрических полостях магнитное поле напряженностью Ηθ причем направление поля относительно друг друга в каждой из полостей противоположно и равно η_0&Δ1_. ш

Если измерительные индукционные катушки, размещенные внутри полостей, включить встречно, то полезные сигналы (от тока сгустителя) удвоятся, а от внешнего помехонесущего поля вычтутся. Таким образом, в измерительных катушках возникает сигнал, пропорциональный 2Но = <f-₄ а, где определяется выражениями (2) и (1) . В частности, для датчика, имеющего сгуститель сфероидальной формы длиною 26 = 2 м и диаметром 2R = 0,5 м цилиндрические полости с размерами г = 0,05 м и с| = 0,15 м при действующем электрическом поле Е =10^_6В/м d 2 См/м), предельная чувствительность катушек по магнитному полю А составляет Н_о = 3,75’10 —, что не ° м представляет особых трудностей с точки зрения регистрации для современной измерительной аппаратуры,особенно на частотах, свыше 20 Гц.

ЭДС, возникшая в измерительных индукционных катушках, поступает далее на усилитель 4 и фиксируется регистратором 5. При измерении поля в морской среде в цилиндрических полостях, помимо измерительных индукционных катушек, размещают также предварительный усилитель, а через крышки у сальниковый блок выводят соединительные кабели.

Устройство обеспечивает по сравнению с известными техническими решениями повышение помехоустойчивости при сохранении высокой чувствительности, что, в конечном итоге, способствует увеличению точности измерения переменного электрического поля.

Claims

электрическую вставку и, воздейству на измерительную тороидальную катуш ку, ухудшает соотношение сигнал/помеха . Цель изобретени - повышение помехоустойчивости датчика при сохранении высокой его чувствительности . Поставленна цель достигаетс тем, что в датчик переменного электрического пол токов проводимости, состо щий из сгустител , первой измерительной индукционной катушки, подключенной к усилителю, и регистратора , подключенного к выходу усилител , дополнительно введена втора измерительна индукционна катушка, включенна встречно-последовательно с первой измерительной индукционной катушкой относительно внешнего помехонесущего пол , а сгуститель выполнен в виде сплс иного провод щего тела с расположенными симметрично относительно его двум одинаковыми полост ми, внутри которых размещены указанные катушки. На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции датчика на фиг. 2 - разрез сгустител 1по мидель-шпангоутному сечению. В центре цилиндрических полостей 2сгустител I помещены измерительные индукционные катушки 3, включенные встречно-последовательно и подключенные к усилителю 4, выход которого соединен с регистратором 5 Принцип работы датчика по сн етс на примере датчика .со сфероидальным сгустителем длиной 2& и диаметром в мидель-шпангоутном сечении 2R. При помещении указанного датчика (фиг.1 и 2) в поле токов проводимости S-(jE(G//e7 в силу различ ной проводимости металлического сгустител (G 10 См/м) и электр лита ((Ь- 0,1-5) См/м) через поперечное сечение сгустител протекает суммарный ток, равный RuV/i 4 Ta 3)F()Eo .. I, )/2/. ft «rct(4-p.) -(-.ga) Этот ток, распредел сь по сечению сгустител равномерно, обуславливает вдоль большой оси сгустител протекание плотности тока ) Пдследний, в свою очередь, вызывает в цилиндрических полост х магнитное поле напр женностью Нд причем направление пол относительно друг друга в каждой из полостей противоположно и равно Если измерительные индукционные катушки , размещенные внутри полостей, включить встречно, то полезные сигналы (от тока сгустител ) удво тс , а от внешнего помехонесущего пол вычтутс . Таким образом, в измерительных катушках возникает сигнал, пропорциональный 2Но сГч а, где (Л, определ етс выражени ми (2) и (1) . В частности, дл датчика, имеющего сгуститель сфероидальной формы длиною 26 2 м и диаметром 2R 0,5 м цилиндрические полости с размерами г 0,05 м и d) 0,15 м при действующем электрическом поле Е (ff ;;; 2 См/м), предельна чувствительность катушек по магнитному полю составл ет HO 3,7510, что не представл ет особых трудностей с точки зрени регистрации дл современной измерительной аппаратуры,особенно на частотах, свыше 20 Гц. ЭДС, возникша в измерительных индукционных катушках, поступает далее на усилитель 4 и фиксируетс регистратором 5. При измерении пол в морской среде в цилиндрических полост х , помимо измерительных индукционных катушек, размещают также предварительный усилитель,, а через крышки у сальниковый блок вывод т соединительные кабели. Устройство обеспечивает по срав нению с известными техническими решени ми повышение помехоустойчивости при сохранении высокой чувствительности , что, в конечном итоге, способствует увеличению точности измерени переменного электрического пал . Формула изобретени Датчик переменного электрического пол токов проводимости, состо щий из сгустител , первой измеритель.ной индукционной катушки, подключенной к-усилителю, и. регистратора, подключенного к выходу усилител , о агличающийс тем, что, с целью повышени помехоустойчивости, дополнительно введена втора измерительна индукционна катушка,включенна встречно-послэдовательно с первой измерительной индукционной кагушкой относительно внешнего помехонесущего пол -, а сгуститель выполнен в виде сплошного провод щего тела с расположенными симметрично относительно его оси двум одинаковыми полост ми, внутри которых размещены указанные катушки. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3121229, кл. 343-709, 1964.
2.Авторское свидетельство СССР № 417753, кл. G 01 V 3/06, 1971 (прототип).