SU924593A1 - Устройство дл измерени плотности тока (его варианты) - Google Patents

Description

I

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерений параметров электрических составл ющих естественного электромагнитного пол  в области геофизики, в частности при рлектроразведке полезных ископаемых магнитотеллурическим методом, а также плотности тока электрического пол ,возбуждаемого в электролитической анне при физическом моделировании или при электрохимических исследовани х.

Известны устройства дл  измерени  плотности тока, содержащие токоидальный трансформатор и провод щий стержень, проход щий через окно трансформатора 1 . .

Недостаток устройств - лзка  чувствительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  плотности тока, содержащее провод щий концентратор в виде двух одинаковых половин сфероида , которые подключены к первичной обмотке трансформатора тока. Вторична  обмотка трансформатора токаподключена к входу согласующего усилител . К выходу усилител  подключен показывающий прибор 2.

Известное устройство работает следующим образом: концентратор помещают в исследуемую среду, в которой возбуждено электромагнитное по10 ле с плотностью тока & . При этом через первичную обмотку трансформатора тока протекает ток З , сконцентрированный концентратором

(1)

SK6i,

15

1

где S площадь максимального сечени  концентратора,перпендикул рного большой оси сфероида;

20

коэффициент концентрации;

К

5i измер ема  составл юща  вектора плотности тока вдоль большой оси сфероида. Сила тока 3 протекаоще го через прибор, опр:едеп етс  по формуле 3, ,. 1 где KT К, коэффициент трансформации, коэффициент преобразовани  усилителей вторичного тока в выходное напр жение, сопротивление прибора. 7 Т.е. показани  прибора пропорциональны измер емой составл ющей плотности тока. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность из-за нестабильности кЬэффициента концентрации К и изменени  сопротивлени  концентратора вследствие электрохимических процессов на границе раздела металл-провод ща  среда. Цель изобретени  - повышение точности измерени  плотности тока. Указанна  цель достигаетс  (первый вариант) тем, что устройство дл  измерени  плотности тока, содержащее трансформатор токаjпровод щий кон центратор в виде двух половин сферои да, подключенных к первичной обмотке трансформатора, согласующий усилитель , подключенный ко.вторичной обмотке трансформатора, и пока.зывающий прибор, снабжено двум  дополнительными электродами и управл емым источ ником тока, при этом выход усилител  подключен к входу управл емого источника тока, а дополнительные электроды подключены к выходам источника тока: один - непосредственно а другой через, показывающий прибор, и установлены: один на фиксированнр .м рассто нии на продолжении большо оси концентратора, а другой - в про тивоположной Иространственной полу сфере не ближе первого или в любой точке сферы на рассто нии, не менее чем напор док больше рассто ни  пе вого дополнительного электрода от концентратора. Второй вариант решени  заключает с  в том, что устройство дл  измерени  плотности тока, содержащее трансформатор тока, провод щий концентратор в виде двух половин сферо да , подключенных к первичной обмотк трансфои о гора , согласующий усипитель , подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, и показывающий прибор, снабжено двум  дополнительными электродами, управл емым источником тока и нулевым индикатором, при этом нулевой индикатор подключен к выходу усилител , а дополнительные электроды подключены к выходам управл емого источника тока: один -непосредственно ,- а другой через показывающий прибор, и установлены: один на фиксированном рассто нии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противоположной про.странственной полусфере не ближе первого или в любой точке сферы на рассто нии , не менее чем на пор док больше рассто ни  первого электрода от концентратора . Эти варианты решени  позвол ют уменьшить вли ние изменени  коэффициента концентрации вследствие электрохимических процессов на повepxнoqти концентратора за счет компенсации измер емой плотности тока плотностью тока пол  возбуждаемого током, вытекающим с выхода источника тока через вспомогательные элект- роды. На фиг, 1 представлен 1-ый вариант устройства; на фиг, 2 - 2-й вариант устройства. Устройство содержит концентратор в виде двух половин 1 и 2 сфероида, подключенных к первичной обмотке 3 трансформатора k тока со вторичной обмоткой 5 соглас.ующий усилитель 6, подключенный по входу к вторичной обмотке 5 трансформатора, показывающий прибор 7 дополнительные электроды 8 и 9, подключенные к управл емому источнику 10 тока один непосредственно , другой через показывающий прибор (амперметр) 7 индикатор 11. Устройство работает следующим образом . При установке концентратора 1 и 2 и дополнительных электродов 8 и 9 в среду с исследуемым электромагнитным полем с составл ющей плотности тока 5j вдоль большой оси концентратора в услови х установившегос  режима , ток через дополнительные электроды 8 и 9 возбуждает электромагнитное поле, плотностью тока 6с ) приближенно равного по величине и

противоположного по фазе. Поэтому ток 1 через первичную обмотку 3 трансформатора k, сконцентрированный концентратором, определ етс  как

(М

1 SK (6)-(So)

Ток 3, после преобразовани  трансформатором k, усилителем 6 и управл емым источником 10 тока поступает через электроды 8 и в среду, возбужда  поле плотностью бу . где коэффициент преобразовани  управл емого источника тока; г - рассто ние от фиксированно го электрода до концентратора; - коэффициент, завис щий от взаимного расположени  элек родов () / о. 2 . . . Указанные расположени  электродо  вл ютс  эквивалентными и определ Ътс  услови ми эксплуатации предлагаемого устройства.Например, при электроразведочных работах располагать источник регулируемого тока вблизи другой измерительной аппарат ры, в то врем  как концентратор дол жен находитьс  на большом рассто ни от аппаратуры. В этом случае с цель сокращени  числа жил сигнального кабел  следует один из дополнительных электродов разместись р дом с и точником регулируемого тока. При это ( k (практически независимо от взаимного расположени  электродов). При измерении электрических составл ющих естественного электрического пол  удобно размещать оба электрода симметрично отнЬсительно концентратора на продолжении его большой оси, при этом ч(. 2. Из конструктив1ных соображений во можно несимметричное расположение дополнительных электродов, при этом 2 oL 6 г Равенство имеет место в случае, когда рассто ние удаленного электрода больше, по крайней мере, пор док ближнего электрода к концентратору .

При этом сила тока tlnp через прибор равн етс 

7пр ct7ir5,

(6)

Это означает, что показани  прибора при соответствующем выборе параметров усилител  6 и источника тока 10 пропорциональны измер емой плотности тока

-. Л с Яг КтРпр с. /7 :) ДГ1Г2(1- зкК.Кит

Claims (2)

1. «5 При этом вследствие электрохимических процессов на поверхности концентратора в известном устройстве измен етс  коэффициент концентрации К на 30-50, то согласно 3) на столько же измен етс  погрешность устройства. В то же врем  в предлагаемом изобретении при изменении коэффициента концентрации К вследст вие электрохимических процессов на поверхности концентратора на 30-50%, как следует из формулы (7), погрешность измен етс  на один-два пор дка меньше. Второй вариант устройства в отличие от первого варианта (фиг. 2) содержит дополнительно нулевой индикатор П (например, фазочувствительный с дополнительным резонансным усилителем), который подключен к выходу согласующего усилител . При этом управл емый вход источника 10 тока отключен от выхода усилител  6. Отличие работы устройства второго варианта от первого заключаетс  в том, что оно обеспечивает возможность точного.уравновешнеани  измерительной цепи нулевому индикатору 11 ручным уравновешиванием выходного тока управл емого источника 10 тока. При этом имеет место равенство компенсационной и измер емой плотности тока . - Возможность полного уравновешивани  плотностей тока обеспечивает дальнейшее повышение точности измерени  плотности тока по сравнению с первым вариантом. Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерени  плотности тока на 1-2. пор дка по сравнению с известным и может быть использовано в электроразведке и геофизических исследовани х естественных электромаг нитных полей взамен базового. Изобретение по второму варианту работы обеспечивает еще более высокую (в раз) точность, чем по первому варианту, и может быть использовано дл  лабораторных исследований при физическом моделировании и электрохимических работах. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  плот ности тока, содержащее трансформато тока, провод щий концентратор в виде двух половин сфероида, подключен ных к первичной обмотке трансформатора , согласующий усилитель, подключенный к вторичной обмотке, тран форматора, и показывающий прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено двум  дополнительными элек родами и управл емым источником тока , при этом выход усилител  подклю чен к входу управл емого источника тока, а дополнительные электроды подключены к выходам источника тока один - непосредственно, а другой через показывающий прибор, и установлены один на фиксированном рассто нии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противо положной простр мственной Полусфере 38 не ближе первого или в любой точке сферы на рассто нии, не менее «ем на пор док больше рассто ни  первого электрода от концентратора. 2. Устройство дл  измерени  плотности тока, содержащее трансформатор тока, провод щий концентратор р виде двух половин сфероида, подключенных к первичной обмотке трансформатора , согласующий усилитель, подключенные к вторичной обмотке трансформатора, и показывающий при бор,отличающеес  .тем, что, с целью повышени  точности,оно снабжено двум  дополнительными электродами , управл емым источником токаи нулевым индикатором, при этом нулевой индикатор подключен к выходу усилител , а дополнительные электроды подключены к выходам управл емого источника тока: один - непосредственно, а другой через показывающий приборки установлены один на фиксированном рассто нии на продолжении большой оси концентратора, а другой - в противоположной пространственной полусфере не ближе первого или в любой точке сферы на рассто нии, не менее чем на пор док больше рассто ни  первого электрода от концентратора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 357537, кл. G 01 V 3/06, 1970.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 17753, кл. G 01 R 3/06, 1971 .

   8

   О

   z

   3 5

   j

   О

   9

   8

   О

   Фиг.1

   г

   Ъ 5

   11

   10

   О

   9

   Фиг.г