Устройство для измерения естественного электрического поля в море

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В МОРЕ, содержащее первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде системы двух электродов, разделенных диэлектрической вставкойконтейнером , причем один электрод заключен в диэлектрическую трубу, соединяющуюся с исследуемой средой при помощи контактных отверстий, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения информативности измерений, диэлектрическая труба разделена на число одинаковых отсеков, калодый из которых i снабжен контактными отверстиями, выполненными по образующей диэлект (Л рической трубы, а электрод, помещенный в диэлектрическую трубу, выполнен протяженным и размещен во всех отсеках.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН бр> Я(н!) з ц > 01 V 3/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВV б 9 б т б

ГОСУДАРСТВЕу.1НЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3595322/18-25 (22) 23.05.83 (46) 07.10.84. Бюл. К - 37 (72) И.И.Плаксин, Е.Ф.Зимин, Э.С.Кочанов, Б.В.Стрелков и Д.Ю.Хорев (?1) МВТУ им. Н.Э.Баумана (53) 550.837 (ОР8,8) (56) 1. Кононов В.И. и Моисеев О.Н.

Увеличение отношения сигнал-шум при регистрации электромагнитного поля

КНЧ-диапазона в морских условиях.

В сб.: Геофизическая аппаратура, вып. 71, Л., "Недра", 1980, с. 49-59.

2. Новыш В.В. Морской трехкомпонентный электрономер ЭПМ-1. — В сб.:

Геофизическая аппаратура, вып. 67, Л., "Недра", 1979, с. 17 — 23.

3. Клековкин В.А., Селязецкий В.Г. и Еремшин В.Ф. Измерение составляющих естественного электрического поля в море на малых базах ° — В сб.: Геофизическая аппаратура, вып. 70, Л., "Недра", 1980, с. 55-59 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЕСТЕСТВЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В

МОРЕ, содержащее первичный измери— тельный преобразователь, выполненный в виде системы двух электродов, разделенных диэлектрической вставкойконтейнером, причем один электрод заключен в диэлектрическую трубу, соединяющуюся с исследуемой средой при помощи контактных отверстий, отличающеес ятем,что,с целью повышения информативности измерений, диэлектрическая труба разделена на задайное число одинаковых отсеков, каждый из которых снабжен контактными отверстиями, рю выполненными по образующей диэлектрической трубы, а электрод, помещенкый в диэлектрическую трубу, вьпалнен протяженным и размещен во всех отсеках. й

1117481

Изобретение относится к океанографическим измерениям и может быть использовано для обнаружения и исследования областей естественной турбулентности океана посредством измерения естественной электрической составляющей электромагнитного поля, индуцированного при взаимодействии поля скоростей турбулентной области морской воды с магнитным полем Земли. 10

Известно устройство для измерения .естественного электрического поля в море„ которое реализует способ пространственного разделения измеряемых компонент и представля- 15 ет собой первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде дискретной системы магнитных или электрических антенн, размещенных на линейной базе. Электроды или маг- рр нитные антенны разносят на заданное расстояние один от другого и подключают к сумматору. Устройство позволяет измерять пространственные составляющие электрического поля, по 25 которым можно определять параметры турбулентности морской воды jij .

Однако данное устройство имеетбольшие габариты, что затрудняет его использование. Кроме того, на кон- щб тактных поверхностях электродов при движении в морских условияхр возникают контактные ЗДС, которые накладываются на измеряемые сигналы в виде помех. Устройство подвержено 35 также действию помех, связанных с температурным градиентом на базе измерений.

Известно также устройство для измерения естественного электрического поля в море, содержащее первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде системы пар электродов, помещенных в диэлектрическую трубу, снабженную контактными поверхностями, выполненными в основании трубы. Указанное устройство размещено в массивном с низкой теплопроводностью корпусе и меньше под- 5Î вержено физическому воздействию параметров открытого моря, Контактные

ЭДС у внешних концов измерительных баз существенно меньше, чем при непосредственном контакте электро- 55 дов с морем f2j .

Однако это устройство не позволя ет измерять несколько параметров, Паиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения естественного электрического поля в море, содержащее первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде системы двух электродов, разделенных диэлектрической вставкой-контейнером, причем один электрод заключен в диэлектрическую трубу, соединяющуюся с исследуемой средой при помощи контактных отверстий. Известное устройство позволяет измерять три компонента электрического поля, так как представляет собой систему трех пар электродов, размещенных на малых базах, в нем исключается влияние собственной ЗДС электродов на результаты измерений (3) .

Однако известное устройство позволяет измерять только один масштаб неоднородности электрического поля, связанный с базой измерений. Неоднородности, пространственные размеры которых меньше или больше принятой базы измерений, выделены быть не могут.

Целью изобретения является повышение информативности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения естественного электрического оля в море, содержащем первичный измерительный преобразователь, выполненный в виде системы двух электродов, разделенных диэлектрической вставкой-контейнером, причем один электрод заключен в диэлектрическую трубу, соединяющуюся с исследуемой средой при помощи контактных отверстий, диэлектрическая труба разделена на заданное число одинаковых отсеков, каждый из которых снабжен контактными отверстиями, выполненными по образующей диэлектрической трубы, а электрод,,помещенный в диэлектрическую трубу, выполнен протяженным и размещен во всех отсеках.

Первичный измерительный преобразователь выполнен в виде суммирующей системы, образованной гидроканалами, которые представляют собой изолир ованные один от др уго го отс еки одной протяженной диэлектрической трубы, и сквозным протяженным металлическим электродом, проходящим через все отсеки по оси трубы, и металлическим измерительным элект1117481

ВНЯИПИ Заказ 7186/25 Тираж 710 Подпнсное

Филкаи ППП ФФПатентиe F Ужгород,уд.Проектная ° 4 родом, расположенным снаружи корпуса первичного преобразователя в исследуемой среде. По образующим трубы выполнены круглые отверстия, по одному в каждом отсеке, через которые осуществляется контакт между находящимся внутри трубы протяженным электродом и внешней средой. Передний торец трубы глухо закрыт, другим торцом диэлектрическая труба f0 крепится к герметичному диэлектрическому контейнеру, являющемуся ее продолжением. В контейнере размещаются согласующий трансформатор и предусилитель. Длина диэлектрической трубы выбирается исходя из максимального измеряемого масштаба турбулентного движения и составляет .доли, единицы метров. Количество отсеков с отверстиями соответствует 20 числу одновременно измеряемых масштабов турбулентности. Длина измерительной базы при измерении каждого масштаба турбулентности определяется как расстояние от оси соответствую- 25 щего контактного отверстия до нулевого электрода. Потенциалы, воспринимаемые протяженным металлическим электродом через контактные отверстия, передаются в герметичный приборный отсек, где поступают на усилительную и регистрирующую аппаратуру.

Электрическая схема замешения такой конструкции не имеет внутренних электрических узлов между кана35 лами, поэтому равенство коэффициентов передачи по каждому каналу сводится к равенству проводимостей столбов рады в каждом из отсеков (, =.

= ф = ... = ф Э, где U — число отЬ2 секов. При условии, что диаметр диэлектрической трубы постоянен по длине, отсеки выполнены одинаковыми, проводимость среды постоянна, то и контактные отверстия во всех отсеках

45 должны быть одинаковы. Диаметр отверстий определяется из соотношения

dг„, где 3 — диаметр отверстия, м;

° 50 — толщина стенки трубы, м;

G - 2-4 Ом/м — удельная электропроводность воды, à — сопротивление столба воды в контактном отверстии Ом.

Сигнал, поступающий по каждому измерительному каналу имеет свою частоту

V î где V — скорость перемещения датчика; о в масштаб наблюдаемой турбулентности.

В связи с этим при обработке суммарного сигнала применяют частотную селекцйю и выделяют сигнал каждой частоты, который несет информацию о турбулентном движении соответствующего масштаба.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, поперечнь1й разрез..

Устройство-датчик для измерения неоднородностей морских течений содержит наружный 1 и протяженный 2 металлические электроды, протяженный электрод помещен в диэлектрическую трубу 3, которая образует несколько одинаковых изолированных отсеков 4 и разделена поэтому диэлектрическими перегородками 5. В каждом отсеке выполнены контактные отверстия 6, через которые осуществляется контакт между внешней средой и измерительным электродом 2. Диэлектрическая труба крепится торцом к диэлектрическому контейнеру 7, на другой стороне контейнера закреплен измерительный электрод 1. Внутри контейнера размещается измерительная и регистрирующая аппаратура Ы. Вывод информации осуществляется по кабелю 9, Для уменьшения помех гидродинамического происхождения всему устройству придана обтекаемая форма.

Наличие нескольких гидроканалов при двух измерительных электродах делает измерительную систему многоканальной по входу и одноканальной по выходу, что дает возможность регистрировать одновременно несколько масштабов турбулентных движений, а также повысить надежность измерений и сопоставить их результаты.,