Буксируемый преобразователь напряженности электрического поля Советский патент 1985 года по МПК G01R29/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, использовано при проведении гидрофизических и геофизических исследований напряженности электрического поля в MQ ре, производимых с движущихся объектов. Целью изобретения является расшире ние функциональных возможностей за счет проведения векторных исследований напряженности электрического поля. На фиг. 1 и;2 схематически изобра жено предлагаемое устройство.. Устройство состоит из диэлектричес кой пластины 1, выполненной в форме диска или квадрата, двух полых диэлектрических дисков 2 и 3, укреплен ных по обеим сторонам пластины 1 и имеющих радиальные отверстия 4 и 5, измерительных электродов 6 и 7, поме щенных во внутренние полости дисков 2 и 3, механической вертушки 8, осуществляющей вращение дисков 2 и 3 вокруг оси 9, проходяще и через пластину f на расстоянии, равном радиусу дисков 2 и 3 от центра пластины 1., дополнительного электрода 10,установленного неподвижно вне диэлектрически дисков, и системы 11 определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно оси координат. Измерительные электроды 6 и 7 подклю чены к сигнальным входам предваритель ных усилителей 12 и 13, а дополнительньй электрод 10 - к их общим входам. Выходы предварительных усилителей 12 и 13 через избирательные усилители 14 и 15 подключены к входам осинхрон ных детекторов 16 - 18,.управляющие входы которых соединены с квадратурными выходами системы 11 определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат. Устройство работает следующим образом. Преобразователь электрического по ля буксируется ДВИЖУ1ДИМСЯ судном вдо оси X в проводящей среде моря, в которой осуществляет три составляющих Е, Еу и Е2 стационарного электричес кого поля, две из которых ЕХ и Е об разуют вектор электрического поля Е в вертикальной плоскости, параллельной диэлектрической пластине 1. Во в утренних полостях диэлектрических дмскоз 2 и 3, укрепленных по обеим сторонам пластины 1, воспроизводятся электрические потенциалы, соответствующие., их значениям в точках расположения радиальных отверстий 4 и 5. Таким образом, диэлектрические диски 2 и 3 выполняют роль электролитических проводников потенциалов от поверхности пластин к расположенным в них измерительным электродам 6 и 7. При буксировке преобразователя вертушка 8 осуществляет синфазное вращение дисков 2 и 3, т.е. перемещение отверстий 4 и 5 в пространстбе по поверхности пластины 1, вследствие чего значения потенциалов, поступающих на измерительные электроды 6 и 7, изменяются по синусоидальному закону. Значение потенциала в точке расположения дополнительного электрода 10. условно названного нулевым, постоянно. Поэтому разность потен1Д1алов на выходе пар электродов 6 - 10 и 7 - 10, помимо постоянной составляющей, величина которой определяется разностью собственных ЭДС электродов и базой измерения (направлением и размером отрезка прямой между электродами) , содержит переменную составляющую с частотой, амплитуда которой пропорциональна величине составляющих напряженности электрического поля и диаметру дисков, а фаза - их направлению. Направление осей координат считается заданным и, если обозначить через ос угол между осью координат X и на-., правлением вектора напряженности электрического поля в вертикальной плоскости Eg, то можно записать выражения для переменного напряжения на выходе пар электродов в виде Ufe-to IfEedsinOlt + oi) + -Eyd x X sinflt ;(1) : j,fj U-,5 3in(2t + oi) - x X sin9t,(2) где d - циаметр полого диска. Вторые составляющие напряжений в выражениях (1) и (2) обусловлены обтеканием диэлектрической пластины 1 током проводимости ,, т.е. искажением структуры однородного поля составляющей напряженности Еч(. Напряжения U., и U.,.j поступают на выходы предварительных усилителей 12 и 13 и через избирательные усилители 14 и 15, служащие для исключения постоянных Составляющих, по3падают на сигнальные входы синхронны детекторов 16 - 18, управление которыми осущестляется двумя опорными напряжениями от системы определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат. Может использоваться электромагнитная система синхронизации. Опорные напряжения формируются в моменты про хождения отверстий через оси координат X и Z и сдвинуты одно относитель но другого на 90°. После перемножения спектров сигна ла и опорных напряжений на синхрон ных детекторах постоянные составляющие полученных напряжений имеют вид 17 и EgdsinUt + а) + х X sinSJt sinflt 7; Egdcoso + + |E,,d ; 2 | Egdsin(flt +0) - dE- X - Eadcos- X sinflt - U - | Egdsin(at +oi ) + |dE у X X sinSitjcosiJt rE dsind, (5). где Egdcos ot End; Egdsinoi E. Сумма и разность напряжений U и Uj несут информацию о величине и направлении составляющих напряженности электрического поля Еу и Еу соответственно, напряжение U пропорционально Ej. Помеха, индуцированная на входе устройства за счет перемещения в магнитном поле земли, входит только в составляющую Е и пропорциональна скорости движения V, и индукции В, т.е. может быть точно вычислена.

БУКСИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ, содержащий диэлектрическую пластину, измерительные электроды, расположенные по обеим сторонам пластины и соединенные с входами измерительного блока, а также два полых диэлектрических диска с радиальными отверстиями и ось с вертушкой, причем измерительные электроды размещены во внутренних полостях соответствующих дисков, которые закреплены на оси по обе стороны диэлектрической пластины,а ось размещена на расстоянии радиуса диска от центра пластины, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены дополнительный электрод, установленный неподвижно вне диэлектрических дисков, система определения положения отверстий диэлектрических дисков относительно осей координат, а измерительный блок включает в себя- два предварительных усилителя, два избирательных усилителя и три синхронных детектора, причем выход первого предварительного усилителя через первый избирательный усилитель соединен -с входами первого и второго синхронных детекторов, выход второго пердварительного усилителя i через второй избирательный усилитель соединен с входом третьего синхрон(А ного детектора, управляющие входы синхронных детекторов соединены с квадратурными выходами системы опрелеления положений отверстий дисков относительно осей координат, причем сигнальные входы предварительных усилителей подключены к выходам изм мерительных электродов, размещенных ч в польсх диэлектрических дисках, их Ч М общие (нулевые) входы - к выходу дополнительнг7го электрод, а выходы синхронных детекторов явояются выходами преобразователя.

1

10

/

/

fpu8.Z