Датчик электрического поля

(23) ПриоритетОпубликова Дата опубл есударственный вате СССР оо делам нэоорвтвний н открытий(71) Заявитель нинградскнй ордена Ленина н ордена Трудового Красногонамени государственный университет им, А, А, Жданова 4) ДАТЧИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПО Изобретение относится к областиалектрораэведки методом переменногоестественного электромагнитного поля,основанном на измерении "угла наклонафронта. волны". Преимущественная область использования датчика-магинтотеллурическое эондиромние и профилирование в звуковом и инфразвуковом .диапазоне частот и определение аффективнойалектропроводности среды при проектировании линий электропередач и связи,Известны датчики электрического подя, которые содержатся в устройствахдля геоалектроразведки, предназначенных для измерения угла наклона фронта алектромагнитной волны",В качестве датчиков алектрическогополя, в частности вертикальной его компоненты Е в воздухе, используютсяразличные проволочные антенны, не содержащие активных элементов, например,дипольного типа. Применение пассивныхантенн аффективно лишь на радиочастотах. На звуковых и инфразвуковых частотах входное сопротивление реальных антенн такого типа достигает 10 Ом и более. Соответственно, сопротивление изоляции входных цепей должно быт увеличено в зависимости от требуемой точности измерений до 10 -1000 м или приняты меры по стабилизации величины атого сопротивления при сохранении необхоцимой действуюшей высоты антенны.В реальных условиях полевых работ, особенно при повышенной влажности воздуха, требования к изоляции входных цепей известного устройства оказымки- ся практически недостижимыми, в реэультате чего наблюдается неучитываемое изменение действуюшей высоты антенны, приводяшее к низкой точности наблюдений 1 Д .Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является датчик, являющийся разновидностью так называемой антенны верхнего питания, Он содержит полый металлический электрод с днишем иэ изоляционного материала, размешенныйвнутри электрода антенный усилитель,металлическую штангу и антенный противовес,Недостаток датчика в том, что емкость между рабочим электродом и штангой, а также поверхностное сопротивление изолятора оказывают щунтируюшеедействие на вход антенного усилителяи снижают действующую высоту антенны.Причем шунтирующее действие сопротивления изолятора непостоянно, так какего поверхностная проводимость зависитот влажности воздуха, степени загрязненности его и т.д. 2.Цель предлагаемого изобретенияповышение точности измерений электрического поля в воздухе, особенно в нижней части звукового и инфразвуковомдиапазонах частот и в условиях повышенной влажности воздуха.ООна достигается тем, что в известном датчике электрического поля, выполненном в виде антенны верхнего питания, содержащем полый металлическийрабочий электрод, внутри которого помещен антенный препусилитель, днищекоторого выполнено из изоляционногоматериала и укреплено на поверхностиметаллической штанги, заканчивающейсязаэемлителем, и антенный противовес,дополнительно введен полый компенсирующий электрод, помещенный впространстве между полым рабочим электродом и антенным предусилителем.На фиг 1 дана блок-схема предлагаемого .датчика; на фиг. 2 - блок-схемаустройства для геоэлектроразведки, включающего предлагаемый датчик вертикальной компоненты поля.Предлагаемый датчик содержит полыйметаллический электрод 1, днище 2,антенный предусилитель 3, компенсирующий электрод 4, металлическую штанну 5, гальванический противовес-заземлитель 6, антенный противовес 7. 45Рабочий электрод 1 датчика (фиг. 1)представляет собой полую металлическую конструкцию (например, цилиндрической формы) с днищем 2 из изоляционного материала, герметически закрывающем полость электрода. Рабочийэлектроп укреплен на верхней частиметаллической трубы (штанги) 5, кото. рая устанавливается на исследуемой поверхности и при измерении компонентыЕ удерживается в вертикальном положении с помощью треноги или оператором. К нижней части штанги подключается антенный противовес 7. Емкостнымпротивовесом может служить, например,один или несколько отрезков провопа собшей длиной, не менее, чем в 20 разпревышающей высоту штанги. При исследованиях в условиях хорошо проводящего поверхностного слоя применяетсягальванический противовес-заэемлитель6, Внутри рабочего электрода расположен антенный предусилитель 3, входкоторого соединен с электродом, общие"земляные" ) шины предусилителя соединены с штангой, выход - с изолированным проводом, проходящим внутриштанги.В предлагаемом датчике примененакомпенсация емкостной и гальваническойутечки между рабочим электродом иштангой, которая осуществляется следующим образом,К выходу предусилителя подключается расположенный внутри рабочего электрода компенсирующий .электрод 4, который представляет собой полую металлическую конструкцию, охватывающуюмонтажную плату предусилителя и соединительные провода, проходящие черезднище, В качестве антенного предусилителя используется усилитель с коэффици нтом передачи, предельно близкимк единице, высоким входным и низкимвыходным сопротивлением. При указанных параметрах предусилителя рабочийи компенсирующий электроды оказываются эквипотенциальными, и утечкамежду ними отсутствует практическиво всем диапазоне возможного изменения поверхностной проводимости изолятора, Величина последней .на участкекомпенсирующий электрод-штанга неоказывает влияние на параметры антенны, так как в этом случае изоляторвключен параллельно низкому выходномусопротивлению предусилителя.Величина ЭЛСна выходе датчика Е связана с последней следующимсоотношением где И, - чувствительность или фдействующая высота антенны есть функция расстояния между рабочим электродом и поверхностью земли, высоты штанги, входного импеданса антенного усилителя, емкости рабочего электрода, комплексного сопротивления эаземлителя и противовеса, частоты.Фи оставитель Л. Воск ехред М. Борисова ников рректор Л. дакт авлов каэ 10 113 илиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная,7 Тираж 696ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5