Устройство для калибровки измерителей электрического поля

 

Изобретение относится к гидрофизическим и геофизическим исследованиям и может быть использовано при морской электроразведке и геофизических исследованиях в море для калибровки измерителей электрического поля. Цель изобретения - повышение точности калибровки. Цель достигается за счет перехода к прямому контролю воспроизводимого поля. Для этого в стенах метрологической кюветы размещены выводы дополнительных электродов, образующих контрольные датчики поля. За счет отделения задающих электродов от полости кюветы растекателями тока в виде перфорированных пластин определенной геометрии однородность воспроизводимого поля перестает зависеть от центровки и состояния поверхности задающих электродов. Благодаря разгрузке метрологической кюветы за счет погружения ее в другой сосуд с электролитом или в природный водоем отсутствуют деформации дна и стенок метрологической кюветы, что также повышает однородность воспроизводимого поля. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

G ; Ч 06

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4649852/25 (22) 13.02.89 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР и Физико-механический институт им . Г,В.Карпенко (72) М,M,Áîãoðîäñêèé, М,С.Жданов, В.А.Клековкин, Я.Е.Пидгирняк и П.M.Супрунюк (53) 550,837 (088.8) (56) Гнусин Н.П., Маслий А.П. О точном измерении потенциала методом зонда. В кн.

Электрические поля в электролитах. Новосибирск: Наука, 1967, с.106-115.

Исследование возможности создания поверочной установки высшей точности для средств измерения напряженности электрического поля в проводящей среде.

Отчет по НИР N. гос. регистрации

01.84 0005479. Новосибирск, СНИИМ, 1987, с.27 — 32. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области гидрофизических и геофизических исследований и может быть использовано при морской электроразведке и геофизических исследованиях в море для калибровки измерителей электрического поля.

Цель изобретения — повышение точности калибровки.

На чертеже показана конструктивная схема устройства для калибровки измерителей электрического поля

„., « Ы „167 648 А1 (57) Изобретение относится к гидрофизическим и геофизическим исследованиям и может быть использовано при морской электроразведке и геофизических исследованиях в море для калибровки измерителей электрического поля, Цель изобретения— повышение точности калибровки, Цель достигается за счет перехода к прямому контролю воспроизводимого поля. Для этого в стенах метрологической кюветы размещены выводы дополнительных электродов, образующих контрольные датчики поля. 3а счет отделения задающих электродов от полости кюветы растекателями так; виде перфорированных пластин опрсделенной геометрии однородность воспроизводимого поля перестает зависеть от центровки и состояния поверхности задающих электродов. Благодаря разгрузке метрологической кюветы за счет погружения ее в другой сосуд с электролитом или в природный водоем отсутствуют деформации дна и стенок метрологической кюветы, что также повышает однородность воспроизводимого поля. 2 з. п,ф-л ы, 1 ил.

Устройство для калибровки измерителей электрического поля содержит метрологическую кювету 1, заполненную электролитом 2 до уровня 3 свободной поверхности, задающие электроды 4 и 5, отверстия 6 для выводов контрольных датчиков поля, два растекателя тока. состоящие из плоских пластин 7-9 и 10-12 соответственно с отверстиями 13-18. сосуд 19 произвольной формы, заRîëненный электролитом 20 до уровня 21 свободной поверх1670648

+(д Е/2 ), 50

Ео = (1/12) EIJ, ности, а также входные клеммы 22, 23, к которым подключают источник образцового тока (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

При включении задающих электродов

4,5 в цепь источника образцового тока задающий ток, поступая в электролит 2 с электродов 4, 5, концентрируется в отверстиях

13,14, расположенных на оси сечения электролита 2, Вследствие симметричного расположения четырех одинаковых отверстий

15,16 относительно этой оси ток разделяется на равные части, концентрирующиеся в этих отверстиях 16,15. В свою очередь, каждое отверстие 15,16 лежит на оси, проходящей через центр прямоугольной части сечения размером (а/2) х (Ь/2), где а и b— стороны прямоугольной части пластин 7—

12, погруженных в электролит 2. Эти четыре части, слагающие все сечение, равноправны. поэтому ток из одной из них в другую не поступает. В свою очередь четыре одинаковых отверстия 17,18 в пластинах 9;12 расположены симметрично относительно оси каждого отверстия 15,16 в пределах соответствующей части сечения, В результате задающий ток равномерно растекается по отверстиям 15,16, создавая систему равновеликих сосредоточенных источников, равномерно распределенных в двух параллельных сечениях метрологической кюветы

1. Воспроизводимое поле становится однородным уже на удалении от пластин 9, 12 порядка расстояния между расположенными в ней отверстиями 17;18, т.е. на расстоянии порядка (а/4), (Ь/4).

Контрольные датчики поля с расположенными вдоль кюветы 1 измерительными базами LIJ известной длины, образованные выводами в отверстиях 6 двадцати четырех дополнительных электродов, воспринимают воспроизводимое поле в виде образующихся на датчиках разностей потенциалов

UIJ, которым соответствуют двенадцать независимо измеренных значений напряженности поля Ел (где 1- 1,2,3 — номер одной из трех равных частей боковой с1енки кюветы

1, на которых расположены контрольные датчики поля, J — номер датчика в каждой из этих трех частей кюветы 1)

EIJ = (UIJ/LIJ) по четыре в рабочей зоне CD и в каждой из вспомогательных зон FC u DG метрологической кюветы 1. Далее обычными приемами получают оценки среднего значения напряженности поля в кювете Ео

45 среднего значения напряженности поля во вспомогательных зонах CI

Е1 - (1/8),), EIJ, I =T;aIJ среднего значения напряженности поля в рабочей зоне Е2.

Е2 = (1/4) ), Е, 1=2IJ и дисперсий этих величин о(Ео ); ст(Е1), о(Е2 ),При этом в отсутствии калибруемого измерителя выполняется равенство E> = F2 = Ео, обусловленное постоянством сечения и однородностью электролита 2 в метрологической кювете 1.

Изменяя режим работы источника образцового TDKB, можно подобрать значение тока, соответ ;твующее напег д заданному значению Е1 напряженности поля во вспомогательных зонах FC u DG метрологической кюветы 1.

При размещении в рабочей зоне CD калибруемого измерителя возникают искажения поля, связанные с конечным размером сечения электролита 2. Это наиболее полно проявляется в пристеночной области рабочей зоны, где расположены контрольные датчики поля с базами L21, 122 (L23, L24), оторые фиксируют возрастание значения Е2.

Относительное значение пристеночных искажений д Е определяется из результатов замеров поля контрольными датчиками с базами L21, L22 (L23, L24), расположенными в рабочей зоне, где эти искажения имеют место,и с базами LII, L12 (Ь1з. L)4),L31, LJ2, (L33 (з4), расположенными во вспомогательных зонах, где искажения поля калибруемым измерителем отсутству т

Относительное значение пристеночных искажений поля может быть учтено при калибровке, например при определении эквивалентной электрической длины Lx калибруемого измерителя:

Ux где Ux — разность потенциалов на выходе измерителя, соответствующая значению Е1.

Размещение в стенках кюветы 1 выводов дополнительных электродов. образующих независимые контрольные датчики поля, имеющие каждый свою измерительную базу известной длины, позволяет непосредственно в момент калибровки измерять воспроизводимое в устройстве поле, что исключает из ошибки калибровки погрешность. вносимую нестабильностью

167иб !8 источника образцового тока, а это повышает точность калибровки.

Наличие у контрольных датчиков поля измерительных баэ, соизмеримых с длиной рабочей эоны, приводит к относительно малой ошибке при эксперименгальном определении значений этих баз прямым обмер ..w их длины, 3TG также повышает точос1ь калибровки измерителей элок;рического поля, Наличие в рабочей зоне кюветы 1 и в ее вспомогательных зонах, расппложе, ных между рабочей зоной и задающ.;м.; зле тродами 4,5, не менее одного контрольного датчика в каждой, позволяет учесть при калибровке влияние пристеночных иск...ений поля, вызываемых в рабочей зоне при.утствием калибруемого измерителя, это .акже повышает точность калибровки.

Отделение каждого из задающих элект родов 4,5 от полости кюветы 1 перфорированной перегородкой (растекателем тока) иэ нескольких плоских электроизоляцианных пластин 7 — 12, перпендикулярных оси кюветы 1 и полностью перекрывающих прямоугольное сечение электролита 2, с расположением одинаковых отверстий 13--18 в каждой пластине 7-12, приводит к разделению задающего тока на систему равновеликих сосредоточенных ис1очников, равномерно распределенных в двух параллельных сечениях метрологической кюветы

1. При этом образование на задающих эл Y. тродах 4,5 плохо проводящих пленок или загрязнений не нарушает согласованности работы системы указанных источников тока. Это способсггует сохранению однородности воспроизводимого поля и повышает точность калибровки.

Расположение отверстий 13-18 в пластинах 7-12 в центрах 2 " равновеликих прямоуг льников со сторонами а 2 (1-и) и Ь 2(", на ко орые можно разбить погруженную в электролит поверхность п-й пла" стиныы 7-12 со старо. ами а, Ь (где и = 1.2,3.... порядковый номер пластины, считая от задающих электродов 4,5, а:Ь = t), а также ограничение диаметра отверстий 13-18 в пределах каждой электроизоляционной пластины 7-12 растекателей тока 2/3 толщины этой пластины 7-12 обеспечивает равномерное распределение выходящего из каждого отверстия 13 — 18 тока по сечению отверстия 13 — 18, что необходимо для последую цего равномерного распределения тока между отвер тиями 13-18 следующей по порядку пластины 7 — 12 или в пространстве метрологической кюветы 1.

Входящий в отверстие 13-18 со стороны

5 !

l0

55 задающего электрода 4,5 или со стороны предыдущей пластины 7-12 ток распределен по се:,ению о1в рстия 13-18 заведомо неравномерно. По мере прохождения тока вдоль канала распределение выравнивается.

О-ра ичение диаметра о верстий в каждой пластине 2/3 ее толщины приводит к повышению однородности воспроизводимого поля и повышает точность калибровки измерителей электрического поля

Погружение метрологической кюветы 1 в тот же электролит 20, залитый в c:oñóä 19 прои лвольной формы, при нахож,ении свободной поверхности 3 электро".èlà 2 в кювете i и вне ее на одном уровне, приводит к

Inìó. (то метролсгическая кювета 1 оказывае ся разгруженной от веса находящегося в нгй электролита 2. Нарушения геометрии стенок и дна кюветы 1 уменьшаются, что особечно важно для крупногабаритных кювет 1. 3 о новь,шает однородность воспроизвгдимого поля и точность калибровки изм -.рителей (кговету 1 можно погружать также в природные водоемы).

Формула изобретения

1. Устройст о для калибровки измерителей электрического поля, содержащее метрологическую кювету, выполненную из эл::;троизоляционного материала, заполненную электролитом с постоянным поперечным сечением, и два задающих электрода, погруженных в электролит у проти оположных торцовых стенок кюветы и подсоединеннь х к источнику образцового тока о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью псвышения точности калибровки, в него введены контрольные датчики поля, состоящи= из и;р приемных электродов, закрепленных на внешней стороне боковых стенок кюветы каждый в своей электродной камере, а электродные камеры соединены с кюветой через гидроканалы, причем контрольные датчики поля установлены не менее чем по одному на каждой иэ трех равных частей боковых стенок кюветы вдоль нее между задающими электродами.

2. Устройство по п.1 о л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый из задак щих электродов отделен от полости кюветы растекате-, лем тока, содержащим перфорированную перегородку из нескольких плоских алек роизоляционных пластин, установленных перпендикулярно оси кюветы и полностью перекрывающих сечение электролита в кювете, на каждой пластине выполнены отверстия в центрах 2 " равновеликих прямоуГольников со сторонами а 2(") и

Ь 2 ", где а и Ь вЂ” размеры сторон погруженной в электролит части каждой пласти1670648 ны; n - 1,2, 3... — порядковый номер пластины, считая от задающего электрода, причем диаметры отверстий в пределах каждой пластины одинаковы и составляют не более

2/3 толщины пластины.

76

f4.

Ю

17 17б

Редактор О.Спесивых

Заказ 2750 Тираж 332 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, M oc v, ва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

1 ф

15 - 20

1У

3, Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что метрологическая кювета погружена в сосуд, заполненный электролитом до уровня электролита в метрологиче5 ской кювете.

Составитель В.Попов

Техред М.Моргентал Корректор Т.Колб

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101