Датчик электрического поля в электролите

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 И 5 6 О Р 9/12 ИСА ОБРЕТЕ ОСУДАРСТЕЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР (72) М,М, Богородсхий(56) Авторское свидетельство СССР М 581518, кл, Н 01 6 9/22, 1977.Авторское свидетельство СССР ФФ 1348750, кл. 6 01 й 29/12, 1987. Я 21704108 А 1(54) ДАТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЭЛЕКТРОЛИТЕ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения напряженности постоянного и медленно изменяющегося электрического поля в проводящих средак, например в морской воде. и может быть использовано в геофизических исследованиях, в том числе в электрораэведке полезных ископаемых и океанографии, Цель изобретения - увеличе1704108 О ние точности измерений за счет повышения стабильности коэффициента преобразования. Датчик содержит диэлектрические трубы 1, 2, герметично соединенные с диэлектрическим корпусом 4, в котором выполнены диаметрально противоположные отверстия 5, 6, с помощью каналов 9, 1 О и электродных камер 7, 8 сообщающиеся с измерительными электродами 11, 12. По обеим сторонам от корпуса на валу 15 жестко закрепяены диэлектрические диски 16, 17 с отверстиями 18, 19, приводимые во вращение механическим приводом и выполняющие функции гидроключа. Благодаря тоИзобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения напряженности постоянного и медленно изменяющегося электрического поля в проводящих средах, например в морской воде, и может быть использовано в геофизических исследованиях, в том числе в электроразведке полезных ископаемых и океанографии.Цель изобретения - увеличение точности измерений эа счет повышения стабильности коэффициента преобразования.На фиг. 1 изображен датчик, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.Датчик содержит диэлектрические трубы 1 и 2 диаметром Фр, заполненные электролитом из внешней среды, образующие гидроканалы, ведущие к диэлектрическому корпусу 4, выполненному в виде цилиндравысотой 0 с плоскопараллельными торцами, с которыми трубы 1 и 2 скреплены герметично, Открытые концы труб 1 и 2 выведены во внешнюю среду. В корпусе 4 выполнены сквозные осепараллельные отверстия 5 и 6 диаметром Ф 1, центры которых, смещены на одинаковые расстояния О в противоположные стороны от оси корпуса 4. В корпусе 4 выполнены также электродные камеры 7 и 8, сообщающиеся с помощью каналов 9 и 10 с отверстиями 5 и б. В электродных камерах установлены контактные электроды 11 и 12.По оси корпуса 4 выполнено сквозное отверстие, з краях которого установлены, например, на резьбе с воэможностью регулировки . х вылетов кольцевые продольно-радиальные подшипники 13 и 14.Сквозь осевое отверстие в корпусе 4 проходит вал 15, на концах которого жестко закреплены диэлектрические диски 16 и 17 с диаметром Ф 2, несколько меньшим диаметра труб Фтр. Расстояние между дисками несколько больше размера б корпуса, при 15 20 25 30 35 40 му, что диски 16, 17 установлены на расстоянин, превышающем толщину корпуса, так, что зазоры между дисками и корпусом равны между собой, коэффициент преобразования датчика мало чувствителен как к попаданию в зазор твердых частиц, так и к осевому люфту вала 15, Выбор величины смещения оси отверстий 5, 6 от оси датчика и расположение электродов 11, 12 в электродных камерах 7, 8 обеспечивают повышение коэффициента преобразования. Позицией 3 на чертеже обозначена внешняя среда (электролит). а позициями 13, 14 - подшипйики вала 15, 2 з. и. ф-лы, 2 ил. этом зазоры д 1 и д 2 между дисками и корпусом регулировкой подшипников 13 и 14 установлены равными между собой. В дисках 16 и 17 выполнены сквозные осепараллельные отверстия 18 и 19 диаметром Ф. центры которых на расстояние О смещены в противоположные от оси стороны. Таким образом, оси отверстий 5, 6, 18 и 19 лежат на окружности, центр которой находится наоси датчика,Датчик работает следующим образом.Датчик погружают в электролит(в море), в результате чего трубы 1 и 2, отверстия 5, 6, 18 и 19, каналы: 9 и 10 и электродные камеры 1 и 8 заполняются электролитом, Измеряемое электрическое поле во внешней среде создает между концами труб 1 и 2, удаленными на расстояние , разность потенциалов, которая через гидроканалы, отверстия 18 и 19 в дисках и 5 и 6 в корпусе, а также через каналы 9 и 10 и электродные камеры 1 и 8 оказывается прилож;.нной к измерительным электродам 11 и 12. Корпус 4 совместно с дисками 16 и 17 образует гидроключ. Активная часть гидроключа, выполненная в виде скрепленных валом 15 дисков 16 и 17 с отверстиями приводится во вращение механическим приводом, в результате чего полярность приложенного к электродам 11 и 12 напряжения меняется с частотой вращения. При нахождении активной части гидроключа в положении, указанном на фиг. 1, электрод 11 электрически соединен с концом трубы 1, а электрод 12 - с концом трубы 2. При повороте активной части гидроключа на 180 О электрод 11 оказывается соединенным с концом трубы 2, а электрод 12 - с концом трубы 1, Наличие зазоров между дисками и корпусом вследствие их шунтирующего действия приводит к снижению коэффициента преобразованиядатчика по сравнению с прототипом, однако позволяет повысить его стабильность, так как попадание в зазор твердых частиц. например песчинок, практически не сказывается на электрическом сопротивлении зазора, следовательно, не изменяет выходного напряжения датчика. С целью повышения надежности работы датчика величина зазора выбирается большей, чем возможный размер крупных твердых частиц, присутствующих в области расположения датчика, и может составлять от сотых долей до единиц миллиметров.Наличие осевого люфта вала 15 практически не сказывается на величине коэффициента преобразования, так как увеличение зазора с одной стороны корпуса 4 сопровождается уменьшением в равной степени зазора с другой стороны, в результате чего коэффициент преобразования изменяется незначительно, В частности, при люфте 0,1 мм и номинальном размере зазоров 0,5 мм для датчика с размером 1 = 1 м, Фр = 0,2 м, б 0,025 м, Ф 1 0,035 м, Р = 0,0438 м изменение коэффициента преобразования составляет 0,1, Величина коэффициента преобразования зависит от относительного смещения е/Ф 2 центров отверстий 5, 6 от оси датчика. Условие максимума коэффициента преобразования определяет эмпирическая формулае 0,4 Р -0,08 г+0,44,где г- Ф 1/Ф 2.Уменьшению коэффициента преобразования на 10 соответствуют два значения Е:е (г) = 0,4 г= + 0,32 г - 0,002 г+ 0,24; Ю(г) = 0,4 г= - 0,60 г ф 0,00044 г+ 0,70, Расположение измерительных электродов в специальных электродных камерах, а не в отверстиях 5 и 6, позволяет уменьшить сопротивление электролита в отверстиях (современные неполяризующиеся электроды заключены в непроводящие корпуса), что также повышает коэффициент преобразования датчика,Дополнительным преимуществом датчика является уменьшение паразитных электрокинетических потенциалов, снижающих чувствительность датчика, которое достигается за счет отсутствия трения между подвижной и неподвижной частями гидроключа, что также приводит к уменьшениюмощности привода, к упрощению технологии45 изготовления датчика, так как не требуетсяточное сопряжение рабочих поверхностейгидроключа,Формула изобретения1. Датчик электрического поля в электро 50 лите, содержащий гидроканалы. открытыеконцы которых сообщаются с окружающейсредой, а другие концы герметично соединены по периметру с корпусом, выполненным в виде диэлектрического цилиндра и55 имеющим три сквозных торцовых отверстия, одно из которых расположено по осицилиндра, в два других, электрически соединенных с измерительными электродами,расположены диаметрально противоположно на одинаковом удалении от оси. а такжегидроключ, выполненный в виде двух расположенных с разных сторон корпуса диэлектрических дисков, каждый иэ которых имеетпо одному торцовому сквозному отверстию,5 расположенному диаметрально противоположно отверстию другого диска на том жеудалении от оси, что и отверстия в корпусе.при этом диски установлены на валу, проходящем сквозь осевое отверстие в корпусе и1 О соединенном с механическим приводом,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений за счет повышения стабильности коаффициента преобразования, диски жестко закреплены на15 валу на расстоянии, превышающем толщину корпуса, причем зазоры между дискамии корпусом равны.2, Датчик по и. 1. о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения коэффициента20 преобразования, отверстия в дисках расположены на расстоянии Р от оси, удовлетворяющем условиюР=-"(0,4 г - 0,08 г+0,44).225где г = Фот/Фк,Фот - диаметр отверстия в корпусе;Ф - диаметр корпуса.3, Датчик по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й 30 с я тем, что измерительные электроды расположены в электродных камерах корпуса,с помощью электролитических каналов сообщающихся с соответствующими отверстиями корпуса,,Патай ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Про каэ 61 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5