Буксируемый преобразователь напряженности электрического поля

 

БУКСИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащий диэлектрическую пластину, измерительные электроды, расположенные по обеим сторонам пластины и соединенные с входами измерительного блока, а также два полых диэлектрических диска с радиальными отверстиями и ось с вертушкой, причем измерительные электроды размещены во внутренних полостях соответствующих дисков , которые закреплены на оси по обе стороны диэлектрической пластины,а ось размещена на расстоянии радиуса диска от центра пластины, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей , в него введены дополнительный электрод, установленный неподвижно вне диэлектрических дисков, система определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат, а измерительный блок включает в себядва предварительных усилителя, два избирательных усилителя и три синхронных детектора, причем выход первого предварительного усилителя через первый избирательный усилитель соединен -с входами первого и второго синхронных детекторов, выход второго пердварительного усилителя i через второй избирательный усилитель соединен с входом третьего синхрон (А ного детектора, управляющие входы синхронных детекторов соединены с квадратурными выходами системы опрелеления положений отверстий дисков относительно осей координат, причем сигнальные входы предварительных усилителей подключены к выходам изм мерительных электродов, размещенных ч в польсх диэлектрических дисках, их Ч М общие (нулевые) входы - к выходу дополнительнг7го электрод, а выходы синхронных детекторов явояются выходами преобразователя.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОбфАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5ц4 С 01 Z 29/14 (21) 3692268/24-?1 (22) 13.01.84 (4.6) 07. 09. 85. Бюл. N- 33 (72) В.Г. Селятицкий, В.А. Клековкин, В.Ф.Еремшин и 10.И.Ильичев (7:1) Сибирский научно-исследовательский институт метрологии (53) 621.317.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 316018, кл. G 01 R:1/00, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1045172, кл.. G 01 К 29/14, 1982. (54)(57) БУКСИРУЕМЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащий диэлектрическую пластину, измерительные электроды, расположенные по обеим сторонам пластины и соединенные с входами измерительного блока, а также два полых диэлектрических диска с радиальными отверстиями и ось с вертушкой, причем измерительные электроды размещены во .внутренних полостях соответствующих дисков, которые закреплены на оси по обе стороны диэлектрической пластины,. а ось размещена на расстоянии радиуса диска от центра пластины, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительный электрод, установленный неподвижно вне диэлектрических дисков, система определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат, а измерительный блок включает в себя два предварительных усилителя, два избирательных усилителя и три синхронных детектора, причем выход первого предварительного усилителя через первый избирательный усилитель соединен .с входами первого и второго синхронных детекторов, выход

Ф второго пердварительного усилителя через второй избирательный усилитель соединен с входом третьего синхронного детектора, управляющие входы синхронных детекторов соединены с квадратурными выходами системы определения положений отверстий дисков относительно осей координат, причем сигнальные входы предварительных усилителей подключены к выходам измерительных электродов, размещенных в полых диэлектрических дисках, их общие (нулевые) входы — к выходу дополнительнпго электродЪ, а выходы синхронных детекторов явояются выходами преобразователя.

Целью изобретенияявляется расширение функциональных возможностей за

10 счет проведения векторных исследова- ний напряженности электрического поля.

На фиг. 1 и:2 схематически изображено предлагаемое устройство. !

Устройство состоитиз диэлектрической пластины 1, выполненной в форме диска или квадрата, двух полых диэлектрических дисков 2 и 3, укреплечных по обеим сторонам пластины 1 и имеющих радиальные отверстия 4 и 5, измерительных электродов 6 и 7, помещенных во внутренние полости дисков

2 и 3, механической вертушки 8, осуществляющей вращение дисков 2 и 3 вокруг оси 9, проходящей через пласти25 ну f на расстоянии, равном радиусу дисков 2 и 3 от центра пластины 1., дополнительного электрода 10,установленного неподвижно вне диэлектрических дисков, и системы 11 определения по- З0 ложвния отверстий диэлектрических дисков относительно оси координат.

Измерительные электроды 6 и 7 подключены к сигнальным входам предваритель— ных усилителей 12 и 13, а дополнитель- 35 ный электрод 10 — к их общим входам.

Выходы предварительных усилителей 12 и 13 через избирательные усилители

14 и 15 подключены к входам осинхронных детекторов 16 — 18,.управляющие, 40 входы которых соединены с квадратурными выходами системы 11 определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

Преобразователь электрического поля буксируется движущимся судном вдоль оси Х в проводящей среде моря, в которой осуществляет три составляющих 50

Е, ЕY и Е стационарного электрического поля, две из которых Е и Е образуют вектор электрического поля Е в вертикальной плоскости, параллельной диэлектрической пластине 1. 55

Н0 в 1утренних полостях диэлектрических д скоз ? и 3, укрепленных по обеим сторонам пластины 1, воспроиз20

1 1177

Изобретение относится к измерительной технике и может быть.использовано при проведении гидрофизических и геофизических исследований напряженности электрического поля в мо- 5 ре, производимых с движущихся объектов.

771 водятся электрические потенциалы, соответствующие.их значениям в точках расположения радиальных отверстий

4 и 5. Таким образом, диэлектрические диски 2 и 3 выполняют роль электролитических проводников потенциалов от поверхности пластин к расположенным в них измерительным электродам 6 и 7.

При буксировке преобразователя вертушка 8 осуществляет синфазное вращение дисков 2 и 3, т.е. перемещение отверстий 4 и 5 в пространстве по поверхности пластины 1, вследствие чего значения потенциалов, поступающих на измерительные электроды 6 и 7, из-, меняются по синусоидальному закону.

Значение потенциала в точке расположения дополнительного электрода 10. условно названного "нулевым", постоянно. Поэтому разность потенциалов на выходе пар электродов 6 — 10 и

7 — 10, помимо постоянной составляющей, величина. которой определяется разностью собственных ЭДС электродов и базой измерения (направлением и размером отрезка прямой между электродами), содержит переменную составляющую с частотойЯ, амплитуда кото-. рой пропорциональна величине составляющих напряженности электрического поля и диаметру дисков, а фаза — их направлению.

Направление осей координат считается заданным и, если обозначить через с(.угол между осью координат Х и на-:. правлением вектора напряженности электрического поля в вертикальной плоскости Е, то можно записать выражения для переменного напряжения на выходе пар электродов в виде

1 2

П6 1о =. —,)Esdsin(Rt + ol) + -E>d х х sinQt); (1)

u = —,(Е d in(at +Ы) — -Е,„1 х 1 2

7- 10 3 х sin9t), (2) где d — диаметр полого диска.

Вторые составляющие напряжений в выражениях (1) и (2) обусловлены обтеканием диэлектрической пластины 1 током проводимости d" т.е. искажением структуры однородного поля составляющей напряженности Е .

НапРяжения П р и Б р поступают на выходы предварительных усилителей 12 и 13 и через избирательные усилители 14 и 15, служащие для исключения постоянных составляющих, по—,(E дз п(ЯС + Ы) +

= 2L s х singtj singt = -(E dcos о(1г

4 6

+ -E>d );

U = —, Е,dsin(gt +2 )

1Г, 2

-dE х (3)

3 з 1 падают на сигнальные входы синхронных детекторов 16 — 18, управление которыми осущестляется двумя опорными напряжениями от системы определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат.

Может использоваться электромагнитная система синхронизации. Опорные напряжения формируются в моменты прохождения отверстий через оси координат Х и Z и сдвинуты одно относительно другого на 90 .

После перемножения спектров сигнала и опорных напряжений на синхрон". ных детекторах постоянные составляющие полученных напряжений имеют вид

177771.1 г х sinQt )- singt = — )Е dcos oL—

4 6

-Е dj;

5 (4) 1з (Egdsin(2t +k ) + -dE y x

2 з 21

1 х sinQt)cosset = -E dsing (5).

4 в где Ев 1соз с Ехй

E

Сумма и разность напряжений U u

U< несут информацию о величине и на 5 правлении составляющих напряженности электрического поля Ех и Е соответственно, напряжение U пропорционально

Е . Помеха, индуцированная на входе устройства за счет перемещения в магнитном поле земли, входит только в составляющую Е и пропорциональна скорости движейия V и индукции В

5 э т.е. может быть точно вычислена.

117777

Составитель Е.Плужникова

Редактор О.Юрковецкая Техред И.Асталон . Корректор A.Çèìoêoñoâ

Заказ 5550/46 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент" ° r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4