Устройство для электроразведки

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 060679 (21) 2776033/18-25 (511 М. Кп.з с присоединением заявки М 9 С 01 Ч 3/02 Госуларственный комитет СССР но лелам изобретений и открытийДата опубликования описания 070882(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛГКТРОРАЗВЕДКИ Изобретение относится к гидро- игеоФизическим исследованиям, в частности исследованиям электрическойсоставляющей напряженности электромагнитного поля в маре.Известно устройство для измеренияэлектрического поля, основанное наизмерении разности потенциалов впроводящей среде с помощью двух контактных неполяризующихся электродов,разнесенных на заданное расстояниедруг от друга - базу измерения (11.Однако это устройства имеет невысокую точность измерений,Известно также устройство дляэлектроразведки, содержащее дваметаллических электрода, соединенныхчерез первичную обмотку измерительного Трансформатора и разнесенныхна 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 121.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 инфра- низкочастотных сигналов путем измерения изменений емкости двойнога 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 иэлектрод, причем источник переменного напряжения подсоединен к среднейточке первичной обмотки измерительного трансформатора.На чертеже представлена схемаустройства. 5Устройство для электроразведкисодержит металлические электроды 1и 2 с малой поверхностью, разнесенные в проводящей среде на расстояниедруг от друга, металлический10электрод 3 со значительно большейпо сравнению с указанными электродами поверхностью, расположенныйпосередине между этими электродами,измерительный трансформатор 4 первичная обмотка которого соединена с-15электродами и источником 5 переменного напряжения с малым выходным сопротивлением по постоянному току,включенным между средней точкой первичной обмотки трансформатора 4 иэлектродом 3. Каждый электрод представлен эквивалентной схемой, содержащей соответственно сопротивленияг-г и емкости С-СВ исходном состояйии все три 25электрода замкнуты между собой попостоянному току и, следовательно,их собственные ЭДС 1-1 З (скачокпотенциала на переходе раствор - металл) равны друг другу, Величина ЗОэтой разности потенциалов междураствором и металлом зависит как отприроды металла, так и от составараствора. Двойной электрический слой,образующийся на переходе раствор - ме 35талл, можно уподобить конденсатору,одной из обкладок которого является заряженная поверхность металла,другой - прилегающий к этой поверхности слой ионов. Емкость такого 40конденсатора С равнаЕС= - ,1где Е - плотность заряда конденсатора,разность потенциалов между 45раствором и металлом.Из выражения (1 ) следует, что висходном состоянии емкости двойногослоя С и Сэлектродов 1 и 2с одинаковымй поверхностями равныдруг другу. Через первичную обмоткутрансформатора 4 протекают одинаковые токи от источника 5 переменногонапряжения. Напряжение на вторичнойобмотке трансформатора отсутствует.Если в проводящей среде существует, постоянное или инфранизкочастотное электрическое поле, то разности потенциалов О и О, пропорциональные напряженности поля Еби измерительной базе 1, приложенык емкостям двойного слоя электродов1 и 2, так как емкости С и С 1 много меньше емкости С, а сопротивления переходов г и г много большесопротивления перехода г вследст вие того, что поверхность электрода3 во много раз больше поверхностиэлектродов 1 и 2Причем разностиЕВ Е Юпотенциалов О о ы д приложены к емкостям С и С в противоположных полярностях.При различных значениях прикладываемого к емкости перехода внешнего потенциала емкость двойногослоя изменяется в связи с изменением диэлектрической проницаемостии расстояния между обкладками конденсатора.Таким образом, емкости С и С,изменяются в противоположном направлении пропорционально величиненапряженности электрического поля.В этом случае токи, протекающиечерез половины первичной обмоткитрансформатора,отличаются другот друга, и во вторичной обмоткетрансформатора появляется переменное напряжение с опорной частотойисточника, модулированное по амплитуде сигналом, несущим информациюоб,изменении емкости двойного слояпереходов раствор - металл, авследствие линейности зависимостиемкости двойного электрическогослоя от внешнего потенциала на достаточно большом участке - пропорциональным напряженности электрического поля,При изменении направления вектора напряженности электрического поля на 180 полярность источниковО и О,1 меняется, следовательно,меняется фаза выходного напряженияизмерительного трансформатора.Преимущество предлагаемого устройства для электроразведки, использующего принцип двойного преобразования исследуемого сигнала (напряженность электрического поляразность потенциалов - изменениеемкости переходов раствор - металл),заключается в простоте и низкойстоимости конструкции первичныхпреобразователей, возможности выполнения исследований в широком частотном диапазоне, включая постоянныесигналы, и достаточно высокой точности измерения. Металлическиеэлектроды всегда замкнуты по постоянному току и имеют равный собственный потенциал относительно внешнейсреды, т.е. равную емкость двойногослоя. Медленное изменение собственной ЭЛС электродов, возникающеевследствие изменения температурыи солености растворов, вызывает в.этом случае одинаковое по. величинеи направлению изменение емкости.электродов, что при мостовой схемеизмерения не вносит погрешности врезультат измерения.949598 Составитель Е.ГородничевРедактор Л.филь Техред С.Мигунова Корректор И.Шароши аз 5744/36ВНИИ Тирам 717 ПИ Государственно о делам изобретен 35, Москва, Ж,Пв ета СС рытий я наб. исно коми и Оаушс.4/5 лиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная,формула изобретенияУстройство 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 инфра- низкочастотных сигналов путем изме О рения емкости двойного слоя переходов раствор - металл, в него дополнительно введены последовательносоединенные источник переменного напряжения и электрод, причем источникпеременного напряжения подсоединенк средней. точке первичной обмоткиизмерительного трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 623170, кл. С 01 Ч 3/06, 1978,2. Авторское свидетельство СССРР 615440, кл. 6 01 Ч 3/02, 1978