Устройство для измерения плотности тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТОКА, содержащее проводящий концентратор, состоящий из двух половин сфероида, согласующий усилитель , вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора тока, управляемый источник тока, к выходньш выводам которого подключены два Токовых электрода:один - непосредственно , а другой - через измеритель тока, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного да1апазона в область инфразвуковой частоты, в него введены п-фазный (п 3) высокочастотный генератор, п синхронньге детекторов, (п-1) дополнительных трансформаторов тока и (п-1) дополнительных согласующих усилителей, а каждая половина сфероида концентратора выполнена в виде п идентичных осесимметричных изолированных друг от друга измерительных электродов, причем каждая пара противолежащих измерительных электродов подключена к выводам соответствующего выхода генератора и к выводам первичной обмотки соответствующего траисформатора тока, вход каждого из дополнительных согласующих усилителей . соединен с вторичной обмоткой соотгветствующего дополнительного транссл форматора тока, один КЗ входов каждошо синхронного детектора подключен к выходу соответствующего согласующего усилителя, другой вход - к соответствукяцему выходу генератора, а выход - к одному из входов управляемого источника тока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) ()() 4(5!) G 01 R 19/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3663885/24"21 . (22) 11,11.83 (46) 30,04.85. Бюл. И 16 (72) И.В.Хахамов (53) 621.317.7(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

У 417753, кл. G 01 Ч 3/06, 1971.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 924593, кл. 0 01 R 19/08,. 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ11КРЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ ТОКА, содержащее проводящий концентратор, состоящий из двух половин сфероида, согласующий усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора тока, управляемый источник тока, к выходным выводам которого подключены два токовых электрода:один - непосредственно, а другой --через измеритель тока, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона в область ннфраэвуковой частоты, в него введены и-фазный (и> 3) высокочастотный генератор, и синхронных детекторов, (n-1} дополнительных трансформаторов тока и (n-1) дополнительных согласующих усилителей, а каждая половина сфе- роида концентратора выполнена в виде и идентичных осесимметричных изолированных друг от друга измерительных электродов, причем каждая пара противолежащих измерительных электродов подключена к выводам соответствующего выхода генератора и к выводам первичной обмотки соответствующего трансформатора тока, вход каждого иэ дополнительных согласующих усилителей . соединен с вторичной обмоткой соот; Б ветствующего дополнительного трансформатора тока, один из входов каждо- Ф Г шо синхронного детектора подключен С к выходу соответствующего согласующего усилителя, другой вход - к соответствующему выходу генератора, а выход - к одному иэ входов управляемого источника тока.

1153300

Изобретение относится к электроизмерительной техни е и предназначено для использования при исследовании электрических составляющих естественного электромагнитного поля в гео- 5 физике, например, в процессе электроразведки полезных ископаемых.

Известно устройство для измерения плотности тока, содержащее проводящий концентратор, состоящий из двух поло- 10 вин сфероида, подключенных к выводам первичной обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка которого соединена с входом согласующего усилителя, измеритель тока, включенный на выходе согласующего усилителя (lj .

Однако известное устройство характеризуется низкой точностью измерения, обусловленной нестабильностью коэффициента концентрации и изменением со- 20 противления концентратора под действием электрохимических процессов на границе раздела металл — проводящая среда.

Наиболее близким к изобретению 25 является устройство для измерения плотности тока, содержащее проводящий концентратор, состоящий из двух половин сфероида, подключенных к выводам первичной обмотки трансформатора тока 30 вторичная обмотка которого соединена с входом согласующего усилителя, управляемый источник тока, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, а к выходным выводам под35 ключены два токовых электрода: один— непосредственно, а другой — через измеритель тока (2), Однако данное устройство работоспособно при частотах, превышающих единицы герц. При более низких частотах мнимая часть коэффициента трансформации и коэффициента концентрации оказывается сравнимой с действительной частью и измерительная цепь ста- 4 новится неустойчивой. Для обеспечения устойчивости необходимо осуществить быстрый спад характеристики усилителя в область низких частот, а это приводит к принципиальному ограничению

50 .нижней границы частотного диапазона, Цель изобретения — расщирение частотного диапазона в область инфразву-. ковой частоты.

Поставленная цель достигается тем,55 что в устройство для измерения плотности тока, содержащее проводящий концентратор, состоящий из двух по ловин сфероида, согласующий усилитель, вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора тока, управляемый источник тока, к выходным выводам которого подключены два токовых электрода: один — непосредственно, а другой — через измеритель тока, введены и-фазный,и > 3) высокочастотный генератор, и-синхронных детекторов, (n-1) дополнительных трансформаторов тока и (г.-1) дополнительных согласующих усилителей, а каждая половина сфероида концентратора выполнена в виде и идентичных осесимметричных изолированных друг от друга измерительных электродов, причем каждая пара противолежащих измерительных электродов подключена к выводам соответствующего выхода генератора и к выводам первичной обмотки соответствующего трансформатора тока, вход каждого из дополнительных согласующих усилителей соединен с вторичной обмоткой соответствующего дополнительного транс" форматора тока, один из входов каждого синхронного детектора подключен к выходу соответствующего согласующего усилителя, другой вход — к соответствующему выходу генератора, а выход - к одному из входов управляемого источника тока.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения плотности тока.

Устройство содержит концентратор, состоящий из двух половин 1 и 2 сфероида, причем половина 1 разделена на идентичные осесимметричные изолированные друг от друга измерительные электроды 3 — 5, а половина 2 на измерительные электроды 6 — 8, В состав ;. тройства входят также трехфазный :..- нератор 9 с тремя парами изолированных друг от друга и синфазных для каждой гары выходов 10—

12, подключенных соответственно к парам соответствующих измерительных электродов 3 — 6, 4 — 7, 5 - 8, которые, в свою очередь, соединены через трансформаторы 13 — 15 тока с согласующими усилителяыг 16 — 18, Вы- . ходы последних подключены к сигнальным входам синхронных детекторов 19—

21, соединенных управляющими входами с соответствующими выходами генератора 9. Кроме того, в устройстве имеются управляемый источник 22 тока, входы которого подключены к выходам синхронных детекторов 19 — 21, и токо1153300

\ !

k1 "ит

Яг "т где К вЂ” коэффициент преобразователя

1 согласующих усилителей 16-18;

К т — коэффициент трансформации трансформаторов 13-15;

К„ — коэффициент преобразования управляемого источника 22 тока;

20 сопротивление измерителя 25 тока, Ом; - расстояние между токовыми электродами 23 и 24, м.

Таким образом, сила тока Зр через измеритель 25 тока может быть определена как:

1,1) где f „- частота генератора 9, Гц.

Вследствие нелинейности поляризационной кривой материала измерительных электродов 3 — 8 с той же частотой периодически меняется проходное поверхностное сопротивление последних, шунтирующее емкость двойного слоя. Поэтому токовые линни в среде периодически концентрируются на измерительных электродах, которые в данный момент имеют наиболее высокую проводимость.

Сила тока э через измерительные электроды 3 — 8 пропорциональна разности плотностей тока о;= о, т.е.

2

Н Р по =» (1-p) f ; (4) 30

) а (-О ) (2) где Я вЂ” площадь поверхности измерительного электрода, м

К - коэффициент, зависящий от отношения длин осей концентратора и числа электродов.

Токи 3> после преобразования соответствующими трансформаторами 131 5 тока и согласующими усилителями .

16 - 18 поступают на вхопь1 синхронных детекторов 19 - 21, открытых в период уменьшения проходного сопротивления 55 соответствующих им измерительных электродов и закрытых в период повышенного проходного сопротивления. Товые электроды 23 и 24, подключенные к выходным выводам источника 22 тока. первый — непосредственно, а второй— черев измеритель 25 тока, Устройство работает следующим образом.

При установке устройства в среду с исследуемым электромагнитным полем с составляющей плотности тока 11; вдоль большой оси концентратора в условиях установившегося режима ток, протекающий через токовые электроды

23 и 24 в среду, возбуждает в ней электромагнитное поле с плотностью тока 3О, приближенно рйвной измеряемой составляющей 3; но модулю, но противоположной по фазе, Возбуждаемое генератором 9 вспомогательное электрическое поле вращается в плоскости, перпендикулярной большой оси сфероида (т.е. перпендикулярной измеряемой составляющейо;) с угловой скоростью <1, равной: ки с выходов синхронных детекторов

19 — 21 суммируются управляемым источником 22 тока (выполняющего в устройстве роль сумматора), с выхода ко,торого через токовые электроды 23 и

24 ток поступает в среду, возбуждая в ней плотность тока

Ь г

2 э k q

Из выражений (4 ) и 1,5 ) следует, что при изменении параметров К К К и ээ гэ у

К„,результирующий коэффициент преобразования в /1 раз меньше. Так, например, 1/ если обеспечить значения / порядка

0,01 при наихудших условиях, то влияние изменения указанных параметров уменьшится в сто раз.

В предложенном устройстве вследствие периодического изменения проходного сопротивления поверхности измерительных электродов 3 — 8 вспомогательным вращающимся электрическим полем и резкого снижения сопротивления проводящих электродов имеет место смещение нижней границы на несколько порядков. При этом вследствие пространственной ортогональности измеряемой составляющей 0„ и вектора плотности 3О тока вспомогательного поля существенно уменьшено влияние последнего. Наличие обратной связи через токовые электроды 23 и 24 определяет высокую точность предложен ного устройства по сравнению с известными, ll53300

ВНЮШИ Внмщю 2502 39 Т аз; 748 По сн ье алкал НПП "Потеет, г.Уитород, уа.Проектная, 4

Устройство для измерения плотности тока Устройство для измерения плотности тока Устройство для измерения плотности тока Устройство для измерения плотности тока 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения амплитудно-временных характеристик потока заряженных частиц (например, электронов) без заметного искажения

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к измерениям электрических свойств материалов магнитными методами,.и может быть использовано для определения величины критического тока в изделиях ия сверхпроводящих материалов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих вектора плотности электрического тока в проводящих средах. Устройство для измерения компонент вектора плотности тока в проводящих средах состоит из по меньшей мере одного установленного в корпусе 1 датчика плотности тока 2, состоящего из токопровода 3 с размещенным на нем трансформатором тока 4, и по меньшей мере одного электронного блока. Электронный блок выполнен в виде последовательно соединенных блока 5 преобразования и первичного усиления сигнала, блока 6 настраиваемых аналоговых фильтров, блока 7 аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на основе микросхемы звукового АЦП с выходным цифровым сигналом формата USB, блока 8 трансляции сигнала и питания интерфейса USB, выполненного в виде двух установленных на концах кабеля передатчиков-приемников 9 и 10. Выход датчика плотности тока 2 соединен с входом блока 5 преобразования и первичного усиления сигнала, выход блока 8 трансляции сигнала и питания интерфейса USB соединен с входом USB регистрирующего компьютера 11. Токопровод 3 выполнен из проводящего материала, обладающего электропроводностью более 100 См/м. Токопровод 3 может быть выполнен в виде цилиндра или в виде стержня, например, квадратного сечения, при этом измеряется составляющая вектора плотности тока, параллельная оси цилиндра или стержня. Торцы токопровода 3 заделаны заподлицо с внешней поверхностью корпуса 1. Устройство снабжено по меньшей мере тремя кольцеобразными виброгасящими элементами 12, плотно надетыми на трансформатор тока 4 с зазором друг относительно друга с возможностью плотного прилегания к корпусу 1 и выполненными из виброгасящего материала. Корпус 1 устройства выполнен из диэлектрического материала. Токопровод 3 и трансформатор тока 4 вместе с виброгасящими элементами 12 жестко закреплены в корпусе 1, причем виброгасящие элементы 12 примыкают к внутренней поверхности корпуса 1. Токопровод 3 электрически изолирован от трансформатора тока 4, электронного блока и виброгасящих элементов 12. Технический результат заключается в повышении точности измерения и увеличении помехозащищенности. 5 ил.
Наверх