Устройство для измерения напряженности электрического поля

 

Использование: в области геоэлектроразведки с измерением напряженности переменного электрического поля. Сущность: в устройство входят тороидальный сердечник , на котором размещены соединенные последовательно катушка колебательного контура и катушка подмагничивания, подключенные выводами к источнику постоянного тока. Несколько пар электродов с соосной ориентацией соединены с выводами катушек связи, размещенных на поверхности электрического экрана, отделяющего катушки связи от катушки колебательного контура, соединенной выводами с конденсатором колебательного контура. Связь колебательного контура и генератора высокой частоты, выход которого соединен с входом детектора, осуществляется через конденсатор связи, при этом все устройство, за исключением пар электродов и источника постоянного тока, заключено в магнитный экран.3 ил. СО С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж 1804635 АЗ (51)5 G 01 V 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ """ " ".-д:,;;. ",",„,„,.„

К ПАТЕНТУ (21) 4906190/25 (22) 30,01.91 (46) 23,03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Институт геофизики Уральского отделения АН СССР (72) M. Ю,Добронравов (73) М.Ю.Добронравов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 667927, G 01 V 3/06, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1337853, кл, G 01 V 3/06, 1986, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ (57) Использование: в области геоэлектроразведки с измерением напряженности переменного электрического поля. Сущность: в устройство входят тороидальный сердеч-

Изобретение относится к области геоэлектроразведки и может быть использовано для измерения напряженности переменного электрического поля в воздухе.

Цель изобретения — повышение чувствительности, а также уменьшение габаритов при заданной чувствительности.

На фиг,1 представлена функциональная схема устройства для измерения напряженности электрического поля, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу магнитомодуляционного преобразователя; на фиг. 3 — эффективность системы электродов в зависимости от их чисел и геометрических размеров, Устройство для измерения напряженности электрического поля (фиг. 1) содержит тороидальный сердечник 1, катушку подмагничивания 2, источник постоянного тока 3, катушку 4 колебательного контура, электриник, на котором размещены соединенные последовательно катуш ка колебател ь ного контура и катушка подмагничивания, подключенные выводами к источнику постоянного тока, Несколько пар электродов с соосной ориентацией соединены с выводами катушек связи, размещенных на поверхности электрического экрана, отделяющего катушки связи от катушки колебательного контура, соединенной выводами с конденсатором колебательного контура. Связь колебательного контура и генератора высокой частоты, выход которого соединен с входом детектора, осуществляется через конденсатор связи, при этом все устройство, за исключением пар электродов и источника постоянного тока, заключено в магнитный экран. 3 ил. ческий экран 5, и катушек связи 6, и пар электродов 7, конденсатор колебательного контура 8, конденсатор связи 9, генератор высокой частоты 10, детектор 11, магнитный экран 12, выход 13.

На тороидальном сердечнике 1 размешена катушка подмагничивания 2, подключенная концом к второму выходу источника постоянного тока 3, На свободной части тороидального сердечника 1 размещена катушка 4 колебательного контура, соединенная последовательно с катушкой подмагничивания 2 и имеющая с ней одинаковое направление обмотки. Катушка 4 колебательного контура покрыта электрическим экраном 5, представляющим собой слой металлобумажной ленты, по поверхности которого намотаны в виде слоев и в одном направлении п катушек связи 6, соединенных с выводами и пар электродов

7. Причем электроды в парах, соединенные

1804635

55 дов; с концами катушек связи 6, расположены с одной стороны тороидального сердечника

1, а электроды в парах, соединенные с началами этих катушек, расположены с противоположной стороны тороидального сердечника 1. Параллельный колебательный контур образован конденсатором 8 колебательного контура и катушкой 4 колебательного контура, при этом конец катушки колебательного контура подключен через конденсатор связи 9 к второму входу генератора высокой частоты 10, первый вход которого соединен с первым выходом источника постоянного тока 3 и началом катушки 4 колебательного контура. Выход генератора высокой частоты 10 подключен к входу детектора 11, Все элементы устройства, исключая и пар электродов 7 и источник постоянного тока 3, заключены в магнитный экран 12, при этом тороидальный сердечник

1 расположен с магнитным экраном 12, имеющим форму цилиндра, коаксиально. Выход детектора 11 соединен с выходом 13 устройства, Устройство работает следующим образом. Под действием электрического поля с напряженностью Е и частотой Qs цепи каждой пары электродов наводится ток с амплитудой I+E Q С, где С вЂ” собственная емкость пары электродов. Суммарный магнитный поток, создаваемый в сердечнике катушками связи 6, изменяет магнитную проницаемость Mg (см, фиг, 2). В результате напряжения О» на колебательном контуре и напряжение на выходе генератора высокой частоты 10 оказываются промодулированными по закону измерения электрического поля, Для неискаженных измерений в прототипе должно выполняться по крайней мере

2л ,условие 10 Т вЂ” —, где Т вЂ” время форми рования отсчета. За время Т при этом будет формироваться один отсчет Ni= тФт, где ti— длительность импульса на выходе формирователя 6 известного устройства, fT — частота . на выходе генератора тактовых импульсов

2л этого УстРойства. ПРи Т= -Т0 — г вРемЯимпульсный преобразователь имеет дискрет измерения, равный одному импульсу, которому соответствует выражение

10 1г W2

7гgç W fT где W< и W< — число витков соответственно дополнительной обмотки и обмотки подмагничивания;

Сз — собственная емкость пары электроCz — амплитуда тока пилообразной формы с периодом Т.

Для предлагаемого устройства по частотному выходу аналогичная величина определяется по формуле

5 I»

КС2W К где I» — длина намотки катушек связи 6;

W — число витков каждой катушки связи;

Сг=С и — суммарная емкость и пар электродов 7, К вЂ” коэффициент преобразования магнитно-модуляционного преобразователя.

Принимая во внимание назначение и параметры элементов прототипа и данного

ЛЕ1 устройства, получаем отношение — 5 ь Е2 в зависимости от числа пар электродов и, их геометрических размеров (см, фиг, 3), при условии равенства fr = f, где f — частота генератора высокой частоты 10, и равенство объемов, занимаемых электродами в том и другом случае. На фиг. 3 введены следующие обозначения: Н вЂ” межэлектродное расстояние, r — радиус сечения электродов, I— длина электрода, Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности электрического поля, содержащее размещенную на тороидальном сердечнике катушки подмагничивания, источник постоянного тока, второй выход которого соединен с концом катушки подмагничивания, а также детектор, отл и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, а также обеспечения возможности уменьшения габаритов при заданной чувствительности, дополнительно содержит и изолированных одна от другой пар электродов, электроды в каждой паре ориентированы соосно, размещены по разные стороны тороидального сердечника и соединены с выводами соответствующей катушки связи, на тороидальном сердечнике размещена катушка колебательного контура, соединенная последовательно с катушкой подмагничивания, причем обе эти катушки намотаны в одном направлении, п катушек связи выполнены в виде многослойной обмотки, намотанной в одном направлении в и слоев, и размещенной на поверхности электрического экрана, которым покрыта катушка колебательного контура, начало последней соединено с первым выходом источника постоянного тока и первым входом генератора высокой частоты, второй вход которого через конденсатор связи подключен к точке соединения катушек колебатель1804635 ного контура и подмагничивания, выход генератора высокой частоты соединен с детектором, причем параллельно катушке колебательного контура подключен конденсатор колебательного контура, при этом элементы устройства, исключая и пар электродов и источник постоянного тока, заключены в магнитный экран.

1804635

Фиг, 5

Редактор А. Купрякова

Заказ 1078 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Еу

Lg

Составитель M. Добронравов

Техред М,Моргентал Корректор М. Максимишинец