Устройство для электроразведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 060679 (21) 2776033/18-25 f53) M.Кд.з с присоединением заявки ¹

С 01 V 3/02

Государственный комитет

СССР

fto делам изобретений и открытий (23) Приоритет

О)публиковано 070882 Бюллетень ¹ 29 (53) УДК550 ° 837 (088.8) Дата опубликования описания 070882 (72) Автор. изобретения

В.Г.Селятицкий (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛГКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к гидро- и геофизическим исследованиям, в частности исследованиям электрической составляющей напряженности электромагнитного поля в море.

Известно устройство для измерения электрического поля, основанное на измерении разности потенциалов в проводящей среде с помощью двух контактных неполяризующихся электродов, разнесенных на заданное расстояние друг от друга — базу измерения Г13.

Однако это устройство имеет невысокую точность измерений.

Известно также устройство для электроразведки, содержащее два металлических электрода, соединенных через первичную обмотку измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние. В этом устройстве"с целью повышения чувствительности и избирательности измерений низкочастотных сигналов осуществляют компенсацию емкостной составляющей импеданса .двойного электрического слоя на поверхности раздела раствор — металл электродов. Изменением подмагниченности тороидального сердечника добиваются настройки входного контура, образованного емкостью двойного слоя переходов раствор — металл.и индуктивностью обмотки трансформатора, в резонанс на частоте исследуемого сигнала (21 °

К недостаткам известного устройства следует отнести невозможность проведения исследований на постоянном токе и малую точность измерения в инфранизкочастотном диапазоне вследствие недостаточной добротности входного контура и изменения емкости двойного слоя переходов раствор — металл под воздействием приложенного извне сигнала электрического поля.

Цель изобретения - повыаение точности измерений постоянных и инфранизкочастотных сигналов путем измерения изменений емкости двойного слоя переходов раствор — металл.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для электроразведки, содержащее измерительный трансформатор и два металлических электрода, соединенных через первичную обмотку. измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние, дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного напряжения и

949598 электрод, причем источник переменного напряжения подсоединен к средней точке первичной обмотки измерительного трансформатора.

На чертеже представлена схема устройства. 5

Устройство для электроразведки содержит металлические электроды 1 и 2 с малой поверхностью, разнесенные в проводящей среде на расстояние

1 друг от друга, металлический

10 электрод 3 cQ значительно большей по сравнению с указанными электродами поверхностью, расположенный посередине между этими электродами, измерительный трансформатор 4, первичная обмотка которого соединена с

-15 электродами и источником 5 переменного напряжения с малым выходным сопротивлением по постоянному току, включенным между средней точкой первичной обмотки трансформатора 4 и электродом 3. Каждый электрод представлен эквивалентной схемой, содержащей соответственно сопротивления г3 и кости С„-С .

В исходном состояйии все три 25 электрода замкнуты между собой по постоянному току и, следонательно, их собственные ЭДС 1 -1З (скачок потенциала на переходе раствор — металл) равны друг другу. Величина 30 этой разности потенциалов между

Раствором и металлом зависит как от природы металла, так и от состава раствора. Двойной электрический слой, образующийся на переходе раствор — Me35 талл, можно уподобить конденсатору, одной из обкладок которого является заряженная поверхность металла, другой — прилегающий к этой поверхности слой ионов. Емкость такого 40 конденсатора С равна

C= —, Š(1)

У, где Š— плотность заряда конденсатора, разность потенциалов между 45 раствором и металлом.

Из выражения (1 ) следует, что в исходном состоянии емкости двойного слоя С и С электродов 1 и 2 с одинаковымй поверхностями равны друг другу. Через первичную обмотку трансформатора 4 протекают одинаковые токи от источника 5 переменного напряжения. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора отсутствует.

Если н проводящей среде существует, постоянное или инфранизкочастотное электрическое поле, то раз ности потенциалов U и U, пропорциональные напряженности поля Еб и измерительной базе f, приложены к емкостям двойного слоя электродов

1 и 2, так как емкости С и С 1 много меньше емкости С, а сопротивления переходов г„ и r много больше сопротивления перехода r> вследст- 65 ние того, что поверхность электрода

3 но много раз больше поверхности электродов 1 и 2 ° Причем разности

Е.В Е потенциалов О О р д

L приложены к емкостям C и С в противоположных полярностях.

При различных значениях прикладываемого к емкости перехода внешнего потенциала емкость двойного слоя изменяется в связи с изменением диэлектрической проницаемости и расстояния между обкладками конденсатора.

Таким образом, емкости С„ и С, изменяются в противоположном направлении пропорционально величине напряженности электрического поля.

В этом случае токи, протекающие через половины первичной обмотки трансформатора, отличаются друг от друга, и во вторичной обмотке трансформатора появляется переменное напряжение с опорной частотой источника, модулированное по амплитуде сигналом, несущим информацию об,изменении емкости двойного слоя переходов раствор — металл, а вследствие линейности зависимости емкости двойного электрического слоя от внешнего потенциала на достаточно большом участке — пропорциональным напряженности электрического поля, При изменении направления вектора напряженности электрического поля на 180 полярность источников

U< и 0,1 меняется, следовательно, меняется фаза выходного напряжения измерительного трансформатора.

Преимущество предлагаемого устройства для электроразведки, использующего принцип двойного преобразования исследуемого сигнала (напряженность электрического поля разность потенциалов — изменение емкости переходов раствор — металл), заключается в простоте и низкой стоимости конструкции первичных преобразователей, возможности выполнения исследований в широком частотном диапазоне, включая постоянные сигналы, и достаточно высокой точности измерения. Металлические электроды всегда замкнуты по постоянному току и имеют равный собственный потенциал относительно внешней среды, т.е. равную емкость двойного слоя. Медленное изменение собственной ЭДС электродов, возникающее вследствие изменения температуры и солености растворов, вызынает в этом случае одинаковое по. величине и направлению изменение емкости. электродов, что при мостовой схеме измерения не вносит погрешности н результат измерения.

949598

Составитель Е.Городничев

Редактор Л.Филь Техред С.Мигунова Корректор M. Шароши.

Заказ 5744/36 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения

Устройство для электроразведки, содержащее измерительный трансформатор и два металлических электрода, соединенных через первичную обмотку измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений постоянных и инфранизкочастотных сигналов путем изме- 10 рения емкости двойного слоя переходов раствор — металл, в него дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного напряжения и электрод, причем источник переменного напряжения подсоединен к средней. точке первичной обмотки измерительного трансформатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 623170, кл. G 01 Ч 3/06, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 615440, кл. G 01 Ч 3/02, 1978 (прототип).