Способ измерения электрического поля в море Советский патент 1985 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования при гидроге- ографических и геофизических исследованиях Мирового океана.

Структура электрического поля в море является чрезвычайно сложной, поскольку на нее воздействует большое количество различных источников. Можно вьщепить два наиболее изученных вида электромагнитных полей, наблюдаемых в море - электромагнитное поле внешнего происхождения и электромагнитное поле морских течений. При использовании известного контакт ного способа измерения электрической составляющей электромагнитного поля измеряемая разность электрических потенциалов представляет собой сумму сигналов упомянутых источников. Поря док величины и спектральный состав Ьтих сигналов примерно совпадает, чт значительно затрудняет возможность их -раздельного исследования. Для этого осуществляется сложная постановка измерительной аппаратуры в дрейфе и на дне моря с последующей математической обработкой результатов измерения, .

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения составляющих электрического поля в море от внешних источников и морских теиений.

Предлагаемьш способ использует различия в природе образования электрического поля в море под воздействием отдельных источников. Электромагнитные волны внешнего происхождения, связанные с переменными токами,, возникающими в ионосфере и околоземной плазме, образуют в море электрическую составляющую Ё, обусловленную возникновением тока проводимости 5 при распространении электромагнитной волны в проводящей среде (Eg ( ) Электромагнитное поле морских течений образуется индуктивным путем при движении проводящей морской воды в магнитном поле Земли.

При взаимодействии скоростных полей воды Vj(однонаправленное движение противоположно заряженных ионов) с магнитным полем Земли В в среде возникает сторокнее электрическое поле Е, V к в.

В этом случае разность потенциалов, измеренная с помощью контакт- ных (лор серебря ных) электродов в

двух пространственно разнесенных точках среды, согласно выражения имеет вид:

I COS, Ej, I cos J L Б L , (1)

где углы между направлением

измерительной базы и векторами Ёд„

и Е соответственно.

Таким образом, коэффициенты пересчета измеряемой разности потенциалов в напряженность электрического поля для обоих источников одинаковы и равны 2:.

При помещении в проводящую среду искусственной неоднородности, например, диэлектрического шара радиуса а (объемной базы измерения), возникает искажение первичного электрического поля, Существовавшего ранее в среде за счет образования электростатических зарядов, наведенных на поверхности шара. Решение уравнения Лапласа для составляющих электрического поля от внешних источников и морских течений, являющихся однородными и квазистационарными ввиду малых размеров шара, дает выражение для разности электрических потенциалов, измеряемой с помощью контактных (хлорсеребряных) электродов на противоположных сторонах поверхности шара:

2

к вн/ COS Е(. -а cosaij

За - cos (х:, + |- а v х В cos oL2..(2)

Преобразовав вьфажения (1) и (2) получаем при а I

f (J - 10 ) - ( J - if )

3 4 1 г

вн

2,25а

(3)

( f, - f2 - J ( f3 - fi

0,75а

С.Т

Практическая реализация предлагаемого способа измерения возможна на основе одновременного использования двух контактных измерителей электрического поля с линейной и объемной базой измерения, в простейшем случае - пар хлорсеребряных электродов, из которых одна пара электродов разнесена на расстояние 1

3 1185274 .4

друг от друга, а вторая - установле-чения их взаимного влияния и ориенна на противоположных поверхностяхтируют в пространстве. Разделение

диэлектрического шара радиусом 1.сигналов от внешних источников и

Измерители устанавливают на опреде-морских течений осуществляют путем

ленном расстоянии (расчет показьюа-j пересчета результатов измерения перет более 2) друг от друга для исклю-вичного и искаженного полей.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В МОРЕ, основанный на измерении разности электрических потенциалов в двух пространственно .разнесенных точках среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения составляющих электрического поля в море от внешних источников и морских течений, искажают структуру первичного электрического поля путем введения в него искусственной неоднородности, например диэлектрического шара, затем одновременно измеряют первичное электрическое поле Ч,- Vj и искаженное электрическое поле и определяют составляющую Eg электрического поля от внешних источников и составлякицую EJ-T от морских течений по формулам , -|( S ВН (Л V 0,75а S с где а - радиус диэлектрического шара. 00 сл ю ij