Датчик переменного электрического поля токов проводимости

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ

Союз Советскик

° Социапистическик

Ресаублии .

<и>8641.87 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (з )м. к.з (22) Заявлено 14. 12. 79 (21) 2853914/18-21 с присоединением заявки Йо

G 01 R 29/12

ГОсударственныя комитет

СССР но дезам изобретений н открытий— (23) Приоритет

Опубликовано 15,09.81,.Бюллетень Н9 30

Дата опубликования описания 15. 09. 81 (53) УДК 621.317.7 (088.8) Э.С. Кочанов и E.Ô. Зимин (72) Авторы изобретения

V (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

ТОКОВ ПРОВОДИМОСТИ

Изобретенйе относится к технике измерений электрических величин в проводящих средах и предназначено для регистрации параметров яеременного электрического поля.

Во многих практических приложениях (морская электроразведка, электромагнитная связь, телеметрия и т.д.) требуется измерение напряженности электрического поля. Если среда однородна и характеризуется удельной электропроводностью 0, то в соответствии с законом Ома в дифференциальной форме существует прямая зависимость между плотностью тока с и напряженностью электрического поля Ф

Я=бе

На измерении плотности тока и основан ряд устройств по регистрации напряженности электрического поля.

Известен датчик, состоящий из диэлектрического цилиндра с торцовыми металлическими электродами, внутри которого помещена катушка на железном сердечнике f13.

Однако необходимость разъединения измерительных электродов с помощью диэлектрической вставки приводит к усложнению конструкции датчика и ослаблению его помехоустойчивости, так как внешнее помехонесу щее магнитное поле легко проникает через диэлектрическую вставку и воздействует на измерительную катушку, ухудшая соотношение сигнал - помеха.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является датчик для электроразведочной аппаратуры, содержащий тороидальную катушку индуктивности, электропроводящий стержень, снабженный сгустителями-обтекателями, выполненными в виде половин проводящего сфероида. Этот датчик обладает высокой чувствительностью, так как снабжен сгустителем, позволяющим сконцентрировать через тороидальную катушку большую величину тока 2 .

Однако датчик требует обязательного электроизоляционного разъединения половин проводящего сфероида.При этом наличие диэлектрической вставки приводит к усложнению конструкции датчика и принятию специальных мер по обеспечению его герметичности.

Кроме того, диэлектрическая вставка ослабляет помехоустойчивость датчика, так как внешнее помехонесущее магнитное поле проникает через ди864187 электрическую вставку и, воздействуя на измерительную тороидальную катушку, ухудшает соотношение сигнал/помеха.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости датчика при сохранении высокой его чувствительносTH °

Поставленная цель достигается тем, что в датчик переменного электрического поля токов проводимости, состоящий из сгустителя, первой измерительной индукционной катушки, подключенной к усилителю, и регистратора, подключенного к выходу усилителя, дополнительно введена вторая измерительная индукционная катушка, 15 включенная встречно-последовательно с первой измерительной индукционной катушкой относительно внешнего помехонесущего поля, а сгуститель выполнен в виде сплошного проводящего gp тела с расположенными симметрично относительно его оси двумя одинаковыми полостями, внутри которых размещены указанные катушки.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение конструкции датчика; на фиг. 2 — разрез сгустителя

1 по мидель-шпангоутному сечению.

В центре цилиндрических полостей

2 сгустителя 1 помещены измерительные индукционные катушки 3, вклю- ЗО ченные встречно-последовательно и подключенные к усилителю 4, выход которого соединен с регистратором 5.

Принцип работы датчика поясняется на примере датчика .со сфероидальным 35 сгустителем длиной 26 и диаметром в мидель-шпангоутном сечении 2R.

При помещении укаэанного датчика (фиг.1 и 2) в поле токов проводимости Й = 5 E (G П Е ) в силу раэлич- 4р ной проводимости металлического сгустителя (G 10 См/м) и электролита (6 " 0,1-5) См/м) через поперечное сечение сгустителя протекает суммарный ток, равный )4 (е / („йР

Q -1/Я и 4/9.

И

О / „ЯЪ4 е е Этот ток, распределяясь по сечению сгустителя равномерно, обуславливает вдоль большой оси сгустителя протекание плотности тока о

У Я -20) «)

Пдследний, в свою очередь, вызывает в цилиндрических полостях магнитное поле напряженностью Н0 причем направление поля относительно друг друга в каждой иэ полостей противоположно и равно

Р2 р" с1

О=, °

Если измерительные индукциончые катушки, размещенные внутри полостей, включить встречно, то полезные сигналы (от тока сгустителя) удвоятся, а от внешнего помехонесущего полявычтутся. Таким образом, в измерительных катушках возникает сигнал, пропорциональный 2Нр =б".; а, где Ф, определяется выражениями (2) и (1).

В частности, для датчика, имеющего сгуститель .сфероидальной формы длиною 28 = 2 м и диаметром 2R = 0,5 м цилиндрические полости с размерами

r -= - 0,,05 м и 5 = 0,15 м при действующем электрическом поле Е =10 В/м (6 2 См/м), предельная чувствительность катушек по магнитному полю составляет H р = 3,75 ° 10 вЂ, что не

-ь A м представляет особых трудностей с точки зрения регистрации для современной измерительной аппаратуры,особенно на частотах, свыше 20 Гц.

ЭДС, возникшая в измерительных индукционных катушках, поступает далее на усилитель 4 и фиксируется регистратором 5. При измерении поля в морской среде в цилиндрических полостях, помимо измерительных индукционных катушек, размещают также предварительный усилитель, а через крышки и сальниковый блок выводят соединительные кабели.

Устройство обеспечивает по сравнению с известными техническими решениями повышение помехоустойчивости при сохранении высокой чувствительности, что, в конечном итоге, способствует увеличению точности измерения переменного электрического поля.

Формула иэо6ретения

Датчик переменного электрического поля токов проводимости, состоящий из сгустителя, первой измерительной индукционной катушки, подключенной к -усилителю, и. регистратора, подключенного к выходу усилителя, î ал и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, дополнительно введена вторая измерительная индукционная катушка,включенная встречно-последовательно с первой измерительной индукционной катушкой относительно внешнего помехонесущего поля; а сгуститель выполнен в виде сплошного проводящего тела с располсженными симметрично относительно его оси двумя одинаковыми полостями, внутри которых размещены указанные катушки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3121229, кл. 343-709, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

9 417753, кл. G 01 V 3/06, 1971 (прототип).

864187

Закаэ 7777/67

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„4

Составитель В. Костин

Редактор С. Лыжова Техред М. Голинка Корректор С. Щомак