Трехкомпонентный измеритель напряжен-ности электрического поля

 

п118 36604

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230779 (21) 2801104/18-21 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

G 01 R 29/14 (23) Приоритет

Опубликовано 07.0681. Бюллетень И9 21

Дата опубликования описания 0Ю 6 81 (Я) УД (621.317.7 (0BB.8) (72) Ав торы изобретения

Ю.В. Тарбеев, Г.В. Илюин и В.И. Тарасов (71) Заявитель (54) TPEXKONIIOHEHTHblA ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Настоящее изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения вектора напряженности электрического поля в судостроении, морской электроразведке, а также в исследованиях Мирового океана и поиске затонувших объектов.

Известны устройства, в которых измерение вектора напряженности электрического поля осуществляет.ся с помощью электродов, опускаемых в среду на кабель-тросах (1), а также с помощью электродов, установленных на жесткой неметаллической конструкции (2).

В этих устройствах составляющие напряженност . электрического

IIoJla E)E,. E Il u EZ no opTQFQHBJIbным осям ойределяются путем измерения разности потенциалов электрического поля Оч, U> и 0 и с учетом расстояния между электродами (измерительных баз)

U Uч, Ьх= L = L = L т.е. Е = — Е-= уэ хх, i т, З, U

Общим недостатком измерения элек-, тродными первичными измерительными преобразователями является наличие разности собственных потенциалов электродов, обусловленных контактом электродов со средой.

Практическое использование электродов для измерений в морской. среде показывает, что разность собственных потенциалов измерительных электродов может составлять сотни мк — единицы мВ. При измерениях напряженности электрического поля особенно в области инфранизких частот разность собственных потенциалов измерительных электродов состав35 ляет основную часть погрешности, и без ее учета (компенсации) измерения производить практически невозможно.

Для компенсации разности потен20 циалов измерительных электродов в известных устройствах перед установкой их на место измерений электроды помещают в водную среду, где нет влияния внешнего электрического по25 ля, и измеряют разность собственных потенциалов измерительных электродов, которая учитывается при последующих измерениях. Однако в месте измерений напряженности внешнего электрического поля характеристи836604

20

55 ки среды (соленость, температура и давление), как правило, отличаются от условий измерения разности собственных потенциалов измерительных электродов, что приводит к существенным ее изменениям и снижают точность измерений.

Наиболее близок к предлагаемому трехкомпонентный измеритель напряженности электрического поля, содержащий корпус из изоляционного материала, на котором жестко закреплены по ортогональным направлечиям диэлектрические штанги с измерительными электродами на концах, и блок регистрации, связанный с корпусом кабель-тросом (3).

Спуск и подъем такого устройства осуществляется с особой осторожностью, чтобы не повредить диэлектрические штанги с электродами, которые отстоят от корпуса на расстоянии более 1-2 м. Компенсация разности собственных потенциалов в этом устройстве может быть произведена путем помещения устройства или только измерительных 25 электродов, демонтируемых для этого с конц8в штанг, н водную среду, где не влияет на измерения внешнее электрическое поле. Как правило, такая компенсация не производится и разность собственных потенциалов измерительных электродов не учитывается, что снижает точность измерений.

Таким образом, недостатки известного устройства — низкая точность измерений и неудобство экс- 35 плуатации.

Целью данного изобретения является повышение точности измерения и удобства эксплуатации. Эта цель достигается тем, что в трехкомпонентном измерителе напряженности электрического поля, содержащем диэлектрический корпус, прикрепленные к нему диэлектрические штанги с измерительными электродами и блок регистрации, связанный 45 с диэлектрическим корпусом кабельтросом, диэлектрические штанги имеют положительную плавучесть и соединены с диэлектрическим корпусом,шарнирно с возможностью их по- 50 ворота из рабочего положения в плоскости и ХОУ в собранном положении.

При этом диэлектрические штанги снабжены элементом задержки в собранном положении, один из измерительных электродов Z-составляющей установлен на диэлектрическом корпусе, а другой — на поплавке, который подвижно прикреплен к кабелю-тросу и связан с элементом задержки. 60

На чертеже представлен трехкомпоиентный измеритель напряженности электрического поля.

Измеритель содержит диэлектри ческий корпус l с прикрепленными к нему шарнирно диэлектрическими штангами 2-5 с положительной плавучестью с измерительными электродами 6-9 составляющих Х и У и электроды 10, 11 Z-составляющей, один из которых — 10 — устанонлен на диэлектрическом корпусе 1, а другой — 11 — на поплавке 12. В собранном (нерабочем) положении штанги располагаются вдоль вертикальной оси 0 корпуса и фиксируются н таком положении механическим элемен том задержки 13, которое фиксирует также с помощью тросика 14 поплавок 12, С помощью кабель-троса 15 диэлектрический корпус устройства связан с блоком регистрации 16. В собранном положении измерительные электроды 6-9 составляющих Х и У и электроды 10 и 11 Е-составляющей попарно сведены. Расчет показал, что размещение штанг под углом

3-5 к вертикали или соответствен6 но к плоскости ХОУ на угол 87-85 одновременно -обеспечивает компактность устройства в собранном положении и надежное всплытие диэлектрических штанг н водной среде. Простейший элемент задержки 13 представляет собой, например, механический замок с использованием растворяющегося вещества или электромагнита.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерениями включают эле-. мент задержки 13, фиксирующий штанги 2-5 и поплавок 12 в собранном положении. Устройство опускают свободно вдоль борта или со льда, не опасаясь повреждения измерительных электродов 6-9, которые сведены вместе и защищены штангами 2-5, и электродов 10 и 11

I которые находятся непосредстненно на диэлектрическом корпусе 1. Непосредственно на заданной глубине в собранном положении устройства, когда измерительные электроды сведены и разность потенциалов от внешнего электрического поля на них отсутствует, измеряют разность собственных потенциалов измерительных электродов каждой составляющей.

После срабатывания элемента задержки 13 диэлектрические штанги

2-5 и поплавок 12 освобождаются и под действием положительной плавучести нсплывают н рабочее положение, в котором штанги и кабельтрос 15 образуют декартову систему координат ОХУЕ. Напряжения с измерительных электродов 6-11 по кабель-тросу 15 поступают в блок регистрации 16, в котором определяются составляющие вектора напряженности E, Ey и Е> с учетом разности собственных потенциалов измерительных электродов, а также модуль вектора напряженности

836604

Формула изобретения д;7,g, ВНИИПИ 3109/35 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

)EJ Г + > Р и при дополнительном

x v т определении ориентации устройства направление вектора Е. После окончания измерений при подъеме устройства из воды диэлектрические штанги 2-5 под собственным весом опускаются и в таком компактном положении поднимаются на борт судна.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность измерений за счет учета разности собствен. ных потенциалов измерительных электродов непосредственно на заданной глубине измерений и повысить удобство эксплуата",ии.

Трехкомпонеатный измеритель напряженности электрического поля, содержащий диэлектрический корпус, прикрепленные к нему диэлектрические штанги с измерительными электрода— ми и блок регистрации, связанный с диэлектрическим корпусом кабельтросом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и удобства эксплуатации, диэлектрические штанги имеют положительную плавучесть и соединены с диэлектрическим корпусом шарнирно с возможностью их поворота из рабочего положения в плоскости

ХОУ в собранное положение при этом диэлектрические штанги снабжены элементом задержки и в собранном положении, один из измерительных электродов Z-составляющей установлен на диэлектрическом корпусе, а другой измерительный электрод установлен на поплавке, который подвижно прикреплен к кабель-тросу и связан с элементом задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

15 1. Доманицкий E.À. Измерение естественного электрического поля в море »а трех взаимно перпендикулярных базах.-Сб."Труды Арктического

17 и Антарктического института, т. 284, 1968.

2. Лопатников B.H. Некоторые результаты исследования естественного электрического поля в море.Сб. "Труды Морского гидрофизи:еско- го института AH УССР, т. 37, 1966.

3. Патент США Р 3662260, кл. 324-72, 1972 (прототип).