Способ измерения электрического поля в море
ОП ИСАЙ ИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Совет сник
Социапистичесиик
Республик ()917134 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.09.80 (21) 2980844/18-2 1 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 30.03.82. Бюллетень Юя 12
Дата опубликования описания 02.04.82 (51)М. Кл.
g 01 R 29/08
ГеаударстакаиыН кайитет
СССР ав делан изобретений н открытай (53) УДК 621.317..32(088.8) .
В. Г. Селятицкий,. Н. Я. Стешенко, В. Ф. Еремшин и В» И. Маськов 1 ..., Сибирский научно-исследовательский-иыати»тут метрологии
""-— (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО
ПОЛЯ В МОРЕ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при гидрофизических и геофизических исследованиях мирового океана.
Известен способ измерения электре ческого поля в проводяшей среде, пред усматривающий определение вектора; плотности тока проводимости через проем тороидального электромагнитного приемника t Ц
Недостаток известного способа связан с необходимостью пересчета результатов измерения плотности тока прово-. димости в напряженность электрического поля через электропроводность среды.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является контактный способ измерения электрического поли в море, основанный на фиксации разности электрических потенциалов в двух пространственно разнесенных точках водной среды и расчетном определении напряженности электричес2 кого поля на зафиксированной разности потенциалов и известной величины измерительной базы .12j
В данном способе используется зависимость между разностью электричес ких потенциалов 9,— Vg и проекцией вектора плотности тока проводимости о на направление разноса выбранных точек, т. е. на направление измерительной базы: где (- измерительная база (расстояние между точками измерения); ,А - угол между направлением измерительной базы и вектором плотности тока проводимости; о - удельная электропроводность среды.
Структура электрического поля в море является черезвычайно сложной, поскольку на нее воздействует большое количество различных источников. Можн выделить
3 9171 два наиболее изученных вида электромагнитных полей, наблюдаемых в море,-
I электромагнитное поле внешнего происхождения и электромагнитное поле морских течений. При использовании указанного контактного способа измерения влеки рической составляющей электромагнитного цоля фиксируемая разность электрических потенциалов представляет собой сумму сигналов упомянутых источников. Порядок 10 величин и спектральный состав этих сигналов примерно одинаков, что значительно затрудняет возможность их раздельного исследования. Для этого осуществляется сложная постановка измерительной аппаратуры в дрейфе и на дне моря с последующей математической обработкой полученных результатов измерения.
Бель изобретения - обеспечение возможности раздельного контродя компонентов электрического поля от внешних источников и от морских течений.
Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения электрического поля в море, основанном на фиксации разности электрических потенциалов в двух пространственно разнесенных точках водной среды и расчетном определении напряженности электрического поля по зафиксированной разности потенциалов и известной величине измерительной базы, в месте расположения измерите ля осуществляют периодическую компенсашпо магнитного поля Земли с частотой, превышающей верхний предел частотного диапазона контролируемых сигналов, после чего производят частотное разделение модулированного сигнала, вызванного морскими течениями, и немодулированного сигйала, обусловленного
49 внешними источниками.
Предлагаемый способ использует различия в природе, образования электрического поля в море под воздействием
4$ отдельных источников. Электромагии иые волны внешнего происхождения, связанные с переменными токами, возникающими в ионосфере и околоземной плазме, образуют в море электрическую составляющую обусловленную возникновением тока проводимости цри распрос ранении электромагнитной волны в проводящей среде. Электромагнитное поле морских течений образуется индуктивным путем при движении проводящей морской воды в магнитном поле Земли. При этом взаимодействие скоростных полей воды (однонаправленное движение противоцо34 4 ложно заряженных ионов) с полем Земли характеризуется выражением
E=VxB, где Р - напряженность возникающего электрического поля;
- скорость движения морской воды;
В - составляющая индукции магнитного поля Земли, ортого« нальная направлению скорости движения.
При реализации предлагаемого способа в исследуемой области морского пространства создают пульсирующее с частотой са) однородное магнитное поле, направленное встречно магнитному полю
Земли, т. е. осуществляют периодическую компенсацию последнего. Частота ком-, пенсации (d выбирается значительно большей (минимум на порядок) верхнего предела частотного диапазона контролируемых сигналов. Вектор индукции
r суммарного магнитного поля сохраняет при этом прежнее направлении, а по амплитуде преобразуется иэ постоянного в переменный. Согласно вышеприведенному выражению в этом случае при наличии течения в месте расположения измерителя образуется модулированное электрическое поле, частота модуляции которого равна сд,а амплитуда пропорциональна напряжениости составляющей поли, возникающей под воздействием морских течений. Измерительные электроды, предназначенные для измерения разности электрических потенциалов, располагают s указанной области на известном расстоянии друг от друга (базе измерения) и с их выхода фик« сируют сигнал, представляющий собой сумму немодулированного сигнала от внешних .(ноносферных) источников и модулированный сигнал от полей течений. Таким образом, осуществляется перенос спектра сигнала от одного иэ . источников (течений) в область более высоких частот. Соответствующая аппаратура осуществляет частотное разделение контролируемых сигналов.
Практическая реализация предлагаемого способа измерения возможна на основе измерителей электрического поля, использующих малые базы измерения, геометрические размеры которых позволяют поместить их во внутреннюю область источника локального магнитСоставитель Л. Морозов
Редактор В. Пилипенко Техред А.Бабине Корректор Н. Стец
Заказ 1882/66 Тираж 719 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
5 9171 ного поля, свободную для доступа движущейся морской воды. Величина индукпии компенсирующего магнитного поля выбирается большей величины индукции поля Земли с учетом замыкающих свойств окружающей источник внешней средь1.
Предлагаемый способ измерения может найти применение для повышения точности магнитотеллургических зондирований. о
Формула изобретения
Способ измерения электрического поля в море, основанный на фиксации разности электрических потенциалов в двух пространственно разнесенных точках водной среды и расчетном определении:. напряженности электрического поля по ро зафиксированной разности потенциалов . и известной величине измерительной базы, отличающийся тем, 34 6 что, с целью обеспечения возможности раздельного контроля компонентов поля от внешних источников и от морских течений, в месте расположения измерителя осуществляют периодическую компенсацию магнитного поля Земли с частотой, превышающей верхний предел частотного диапазона контролируемых сигналов, после чего производят частот ное разделение модулированного сигнала, вызванного морскими течениями, и немодулированного сигнала, обусловленного внешними источниками.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
% 317003, кл. 501 Я 29/08, 1970.
2. Лейкис Д. И., Кабанов Б. Н.
Неполяризующиеся электроды для измерений малых разностей потенциалов в море. Труды пютитута океанологии
АН СССР т. х, 1956, с. 112 116,
