Измерительный преобразователь напряженности электрического поля в море

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик(22) Заявлено 170781 (2 ) 3321976/18-21 (31) М. ХП.ф с присоединением заявки М 6 01 й 29/12 Государственный комитет. СССР во делам изобретений и открытий.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ХОРЕИзобретение относится к геоэлектроразведке, а именно к устройствам для измерения напряженности постоянного и инФранизкочастотного электрического поля в морях и океанах.в Известно устройство для измерения напряженности электрического поля в проводящей среде, содержащее три вза. имно ортогональных гидроканала,выходы которых соединены с входами гидроключа, блок выделения разности потенциалов, входы которого соединены с иэверительными электродами, первый, из которых помещен непосредственно в проводящую среду и установлен на входе гидроключа, а второй установлен на выходе гидроключа. Принцип действия устройства основан на преобразовании измеряемой напряженности электрического поля в переменное напряже" ние, осуществляемое с помощью механического элемента .(гицроключа), путем периодического прерывания токов проводимости 1.Недостатком устройства является технологическая сл 9 жность элементов конструкции, обеспечивающих качественную работу прерйвателя (гидроключа) . 30 2Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель напряженности электричес" кого поля, содержащий диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом и выполненный в виде двух вращающихся коаксиальных камер с погруженными в них кольцевыми электоодами, установленными на неподвижной крышке и соединенными с регистратором, причем камеры сообщаются с внешней средой через дизлектричес" кие трубки, образующие базу измерейия 121.Чувствительность этого устройства ограничена помехой, индуцированной в магнитном поле Земли завихрениями проводящей среды моря, образующимися при вращении в ней диэлектрических трубок. Кроме того, большие размеры коаксиальных-камер, скользящих по неподвижной крышке и обеспечивающих при этом высокую степень изоляции электродов от внешней сре" ды и друг от друга, приводят к значительному росту энергопотребления измерительной системы в целом.Цель изобретения - увеличение чувствительности устройства .и снижение энергопотребления.Поставленная цель достигается.тем, что в измерительном нреобразователе напряженности электрического поля в море, содержащем диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом, измерительные электроды и регистратор, диэлектрический корпус выполнен в виде полого геометрического тела обтекаемой формы со сквозным отверстием, расположенным в плоскости, ортогональной оси вращения диэлектрического корпуса, Причем первый измерительный электрод установлен во внутренней полости диэлектрического корпуса через изолирующий сальник,а второй - с внешней его стороны, выходы электродов подключены к регистратору через дополнительно введенный блок обработки информации, содержащий амплитудный и два синхронных детектора, управляющие входы которых соединены с квадратурными выходами системы синхронизации.На чертеже показана структурнаясхема измерительного преобрг ователя,Измерительный, преобразователь напряженности электрического поля в море состоит из диэлектрического корпуса 1 выполненного в виде полого те-ла обтекаемой геометрической формы,на поверхности которого сделаносквозное отверстие 2, расположенноев плоскости, ортогональной оси вращения корпуса, механического приводаЭ, осуществляющего вращение корпусапо оси симметрии с частотой Ф , измерительного электрода 4, введенногово внутреннюю полость корпуса через изолирующий сальник 5, и измерительного электрода 6, установленногос внешней стороны корпуса,Измерительные электроды 4 и б подключены к входу блока обработки информации 7, содержащего амплитудныйдетектор 8, два синхронных детектора 9 и 10 и систему 11 синхронизацииположения отверстия диэлектрическогокорпуса в пространстве. Управляющиевходы синхронных детекторов подключены к квадратурным выходам системысинхронизации, имеющим Фазовый сдвигопорных напряжений 90 между собой.оСигнальные входы всех трех детекто"ров запараллелены, их выходы соединены с регистратором 12,Измерительный преобразовательнапряженности электрического поля вморе работает следующим образом.При помещении диэлектрическогокорпуса 1, имеющего, например, формушаРа в стационарное электрическоеполе происходит обтекание шара токомпроводимости, те, искажение структуры однородного поля. В этом случаезначение электрического потенциалав точке Л на входе сквозного отверстия 2, если ось 2 ортогональна направлению вектора напряженности поля Е, имеет видЪфА.ЧофЕо ОСОВ 3где- условное значенйе потенциа 5 ла в выбранной системе координат,9, - радиус диэлектрического корпуса 1;- угол между направлением век 10 тора напряженности электрического поля Е- и радиусомвектором в точке А.В зависимости от положения отвер"стия 2 в плоскости ХОУ значение угла,может меняться от 0 до Э 60и, следовательно, при вращении диэлектрического корпуса под воздействиеммеханического .привода Э потенциалфизменяется с частотой вращения ОР .АЭтот потенциал через отверстие 2и-проводящую среду, заполняющую внутреннюю полость диэлектрического корпуса, поступает на измерительныйэлектрод 4, установленный неподвижно. Необходимая величина сопротивле25 ния утечки в месте вывода измерительного электрода 4 обеспечивается изолирующим сальником 5, так как сопротивление проводящей среды во внутренней полости корпуса достаточно мало.30Значение же потенциала в точкерасположения измерительного электрода 6 постоянно. Поэтому разность потенциалов на выходе пары измерительных электродов 4-6 помимо постоянной35 составляющей, величина которой опре 6деляется разностью собственных ЭДСизмерительных электродов и базой измерения направлением и размером отрезка прямой между электродами), содержит переменную составляющую с частотой и), амплитуда которой пропор-,циональна величине напряженностиэлектрического поля Е и размерамодиэлектрического корпуса, а фаза -направлению вектора Ео,При постановке измерительного преобразователя на дно моря в стационарных условиях направление осей координат считается заданным, и еслиобозначить через К угол между осьюкоординат Х и направлением векторанапряженности электрического поля Еато выражение для переменного напряжения между измерительными электродами можно записать в виде55"ооаэи(МЫ).Это напряжение поступает на блокобработки информации 7 и после выпрямления амплитудным детектором 8несет информацию о величине модулявектора напряженности электрическогополя в плоскости ХОУ.Одновременно напряжение ЬО поступает на сигнальные входы синхронных65 детекторов 9 и 10, управление которыми осуществляется двумя опорныминапряжениями от системы синхронизации 11 положения отверстия 2 относительно осей координат. Опорные .напря.жения формируются в моменты прохождения отверстия 2 через оси координатХ и У и сдвинуты друг относительнодруга на 90 ф,После перемножения полезного сигнала и опорных напряжений на синхронных детекторах получаем напряжения1" з3 г 2 оащщ.4.М.а=2 оп ссбсфОи-.Ъ Ъ0. Еа еюЬЙ+А)Саа=Еоа авареципеременные составляющие которых Фильт-друются, а постоянные составляющиепоступают на выход и несут информацию о величине и направлении составляющих напряженности электрическогороля в плоскости ХОУ,Напряжения с выходов всех трех детекторов поступают далее на регистратор 12.Таким образом, в измерительномпреобразователе осуществляется преобразование измеряемого сигнала на"несущей" частоте (Ю, что позволяетизбавиться от влияния на результатизмерения разности собственных ЭДСизмерительных электродов. Кроме того, в отличие от известных устройств 30измерительный преобразовательне имеет выступающих частей и при вращениине .вызывает завихрений в проводящейсреде моря и, следовательно, не имеет на выходе индуцированной в магнитном поле Земпи помехи, что позволяетповысить чувствительность измерительной аппаратуры и уменьшить его габариты.Величина трения подвижных элементов конструкции о неподвижные в измерительном преобразователе невелика иопределяется лишь соотношением диаметров вывода измерительного электрода 4 и выходного отверстия в изолирующем,сальнике 5, Причем нет необходимости добйваться очень жесткого соотношения указанных диаметров, так как отношение сопротивления проводящей среды в объеме диэлектрического корпуса и среды в зазоре изолирующего сальника в любом случае .цостаточно велико, Поэтомудля вращения ди" электрического корпуса требуется значительно меньшая мощность от источника энергопитания, чем в известном устройстве.формула изобРетенияИзмерительный преобразователь напряженности электрического поля в море, содержащий диэлектрический корпус, соединенный с механическим приводом, измерительные электроды и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и снижения энергопотребления, диэлектрический корпус выполнен в виде полого геометрического тела обтекаемой формы со сквозным от. верстием, расположенным в плоскости "ортогональной оси вращения диэлектрического корпуса, .йричем первый изме" рительный электрод установлен во внутренней полости диэлектрического корпуса через изолирующий. сальник, а второй - установлен с внешней его стороны, выходы электродов подключены к регистратору через дополнительно введенный блок обработки информации, содержащий амплитудный и два синхронных детектора, управляющие входы которых соединены с квадратур- ными выходами системы синхронизации.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР .9 718808, кл, С 01 К 29/08, 1978.2. Авторское свидетельство СССР М 514249, кл. С 01 й 19/04, 1975 (прототип).996957Составитель В.КостинРедактор К, Волощук Техред Т.фанта Корректор Л.Бокшан Эаказ 926/63 Тираж 70.8 Подписное ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4