Датчик напряженности электрического поля

(51)4 С 01 7 3/ Е ИЗОБР НИЯ ОПИ ЛЬСТ о обена рас н ФФ СЛ Ю ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Институт радиотехники и электроники АН СССР(56) Кочанов Э.С Зимин Е.Ф, Измерение электрического поля токов проводимости в сверхнизкочастотном диапазоне; Обзор, Радиотехника и электроника, 1982, т. Х 711, 9 7.Там же, с, 1255,(54) ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к областиэлектроизмерений и может быть использовано для измерения напряженностиэлектрического поля сверхнизкой частоты в морской воде при геофизическихисследованиях, Цель - увеличение чувствительности датчика за счет уменьшения уровня собственных шумов. Датчик содержит проводящие электроды,соединенные изолированными проводами с линией связи, установленные в диэлектрической трубе длиной 1 пт стороны от ее среднего сечения стоянии 1, определяемом соотношением 1/1 = (1+гв /г ) . 3, где г- сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы; гт - сопротивление внутреннего объема трубы при заполнении его водой, В среднем сечении трубы и в ее торцах установлены идентичные пористые перегородки. При движении датчика в морской воде турбулентные вихри не проникают во внутреннюю полость диэлектрической трубы, а помехи, возникающие в пористых перегородках за счет потенциала протекания, взаимно компенсируются, Для точной регулировки компенсации по крайней мере один из электродов имеет возможность перемещения вдоль оси трубы с последующей фиксацией. В результате чувствительность датчика увеличивается более чем в 3 раза, 1 з,п. ф-лы,1 ил.Изобретение относится к технике лектроизмерений и может быть испольовано для измерения напряженности лектрического поля сверхнизкой час 5 оты в морской воде при проведении еофизических исследований.1Цель изобретения - увеличение чувствительности датчика за счет уменьения уровня собственных шумов. 10На чертеже изображен датчик напряенности электрического поля.Датчик напряженности электрическоо поля содержит электроды 1 и 2, ыполненные в виде пластин, соединен е изолированными проводами 3 и 4 линией связи и установленные в дилектрической трубе 5 по обе стороны т среднего сечения трубы, а также дентичные пористые перегородки, ус ановленные на концах 6 и 7 и в средем сечении 8 диэлектрической трубы. ористые перегородки имеют капиллярю структуру - отверстия, длина коорых на порядок и более превышает 25диаметр. Они могут быть получены утем высверливания отверстий малого иаметра в диэлектрических материаах (например, эбоните, полипропилене др.), прессования стружек указан ых материалов, возможно также исользование материалов, имеющих естетвенную капиллярную структуру.Электроды 1 и 2, выполненные в виде ластин, устанавливаются на расстояопределяемом из соотношениягв1+ --1(1)1 3 ф40 где 1 - расстояние между электрода 1 - длина диэлектрической трубы;тг - сопротивление воды, окружаювщей датчик, между торцами 45диэлектрической трубы;г - сопротивление внутреннеготобъема трубы при заполненииего водой.Для точного определения 1 необходи 50 Мо знать величины г н гв. Для расчета этих величин необходимо экспериментальное измерение проводимости морской воды. Учитывая это обстоятельство, а также то, что для расчета 1 ет точной формулы, рекомендуется экспериментальное определение этих величин,для чего вместо торцовых пористых перегородок в диэлектрическую трубу устанавливаются металлические водонепроницаемые перегородки, идентичные по размерам пористым перегородкам 6 и 8, К ме талл ич ес ким пер ег ор одкам присоединяют изолированные провода, которые подключают к измерителю сопротивления. Для измерения гт диэлектрическую трубу полностью заполняют морской водой и, не погружая ее в воду, измеряют сопротивление . между перегородками на частоте 10- 20 кГц, которое и является равным искомому сопротивлению г . Для измет рения г диэлектрическую трубу с меЬталлическими перегородками без заполнения водой герметизируют и опускают в море (или в бассейн размерами, во много раз превышающими размеры трубы), Сопротивление между металлическими перегородками, измеренное на частоте 10-20 кГц, и является равным искомому сопротивлению гВ, Измерение на высокой частоте (10-20 кГц) необходимо для устранения влияния на результат измерения частотно-зависимого сопротивления двойного слоя, образующегося на поверхности металлических перегородок, В качестве измерителя сопротивления можно применять мост переменного тока Р 568. Поскольку измерения выполняются с определенными погрешностями, а также вследствие неидентичности пористых перегородок и неточности выполнения принятых при анализе эквивалентной схемы допущений, рассчитанное по формуле (1) расстояние между электродами несколько отличается от условия полной компенсации электрокинетической помехи, Для точной настройки датчика на отсутствие электрокинетических помех, создаваемых пористыми перегородками, т.е. для увеличения положительного эффекта, по крайней мере один из электродов необходимо укрепить внутри, диэлектрической трубы с возможностью перемещения его вдоль ее оси и последующей фиксации его положения. Примером такого крепления электрода может служить резьбовое соединение электрода с диэлектрической трубой, при котором электрод, выполненный в виде диска, может по резьбе перемещаться вдоль оси трубы. Фиксация положения при этом обеспечивается за счет трения в резьбовой паре. Точную настройку датчика на компенсацию электрокинетической помехи осущест 14 09959вляют, ввинчивая или вывинчивая электрод и опуская после этого датчик для проверки достигнутого результата в естественный или искусственно создан 5 ный поток морской воды, Возможна и более удобная конструкция настроечного элемента датчика.Датчик напряженности электрического поля работает следующим образом.Морская вода через" идентичные пористые перегородки 6-8 полностью заполняет внутренний объем диэлектрической трубы. При буксировании датчика или обтекании его потоком вслед ствие того, что на торцах трубы нет .открытых отверстий, вода турбулизуется в гораздо меньшей степени. При этом поскольку пористая перегородка представляет собой систему капилляров, 20 образующиеся вихри не проходят внутрь обтекателя к электродам 1 и 2. Однако вследствие перепадов давления между торцовыми стенками диэлектрической трубы возникает просачивание 25 воды сквозь идентичные пористые перегородки, сопровождаемое возникновением "потенциала протекания", При предлагаемом расположении электродов и пористых перегородок помеха, выз- ЗО ванная "потенциалом протекания", отсутствует вследствие равенства и синфазности "потенциалов протекания" на электродах, При этом действующая длина датчика составляет одну треть гео- З 5 метрической длины. Помехи, связанные с обтеканием датчика потоком, практически не проявляются, В то же время при обтекании электродов потоком воды собственный шум датчика возрастает в 4 О десятки, сотни раз по сравнению с отсутствием движения воды, Чтобы устранить этот шум, в известном устройстве используется труба малого диаметра, что увеличивает примерно на порядок уровень теплового шума датчика, Таким образом, предлагаемое устройство имеет по сравнению с известным в три раза меньшую действующую длину 1 и примерно в десять раз меньший уровень собственных шумов У . Поэтому чувствительность предлагаемого датчика, характеризуемая отно"1 аЕшением сигнал-шум = - (Ес- напря 0 щженность поля сигнала), увепичивается по сравнению с известным устройством более чем в три раза.Формула изобретения1. Датчик напряженности электрического поля, содержащии диэлектрическую трубу с перегородкой в среднем сечении и два электрода, расположенные по обе стороны от перегородки, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности за счет уменьшения собственных шумов, введены две дополнительные перегородки, установленные в торцах диэлектрической трубы, при этом все перегородки выполнены пористыми и идентичными одна другой, а электроды выполнены в виде пластин, перпендикулярных к оси трубы и установленных одна от . другой на расстоянии, определяемом из соотношения1+ 11 3где 1 - расстояние между электрода 1 - длина диэлектрической трутбы;- сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы;- сопротивление внутреннегообъема трубы при заполнении его водой,2, Датчик по и. 1, о т л и ч а ю",щ и й с я тем, что по крайней мереодин из электродов укреплен с возможностью перемещения и фиксациивдоль оси диэлектрической трубы.14099 59 ставитель Л, Сорокшхред Л.Олийнык. Кравцов рректор Огар 76/ раж Производственно-полиграфическое предприяти ул, Прое г ВПИИП по 113035, 22 Подларственного комитета СССРизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4 осу лам ква