Контактный электрод датчика электрического поля Советский патент 1986 года по МПК G01V3/02 

1

Изобретение относится к геофизическим измерениям переменных; электрических полей в проводящих средах, в частности, к измерению параметров электрических полей в морской воде при электрор(азведке или исследовании естественных полей.

Цель изобретения - увеличение чувствительности и точности измерений при одновременном снижении стоимости и увеличении эксплуатационной надежности электродов.

На фиг. 1 изображена конструкция контактного электрода, корпус которого вьтолнен из металлаj на фиг.2 - конструкция, контактного электрода, корпус которого вьтолнен из диэлектрика.

Контактный электрод (фиг. 1) состоит из проводящего (металлического) корпуса 1, на который газотермическим Напьшением нанесен рабочий пористый слой 2 из металла или композиции металла и графита. Корпус снабжен электрическим контактом 3, к которому подключен сигнальный кабель 4. Место контакта надежно герметизируется конусным и кольцевым сальниками 5 и 6 соответственно при установке электрода на несущей диэлектрической конструкции 7.

fO

-Контактный электрод (фиг.. 2) содержит элементы 4-7, идентичные пре дьщущей конструкции, более легкий и дешевый диэлектрический корпус 8, часть поверхности которого занята электрическим контактом 9, ньшолнен- ным из хорошо проводящего материала (металла). Вся рабочая поверхность корпуса, включая контакт, покрыта пористым слоем 10 из металла с тем же или близким электрохимическим потенциалом, что и контакт. Для уменьшения поверхностного сопротивления и герметизации контакта пористый слой гальванически покрыт плотным слоем 11 из того же металла,а на последний газотермическии напылением нанесен, основной (рабочий) по- ристьй слой 12 из металла или композиции металлов и графита.

Контактный электрод датчика электрического поля работает следующим образом.

При расположении электродных сне- аем, состоящих из электродов (фиг.1 ; или 2), в проводящей среде, например, морской воде, непосредственньй

fS

1260900 2

контакт со средой имеет только рабочий пористый слой 2 (фиг. 1) или слой 12 (фиг. 2). Этот слой воспринимает потенциал исследуемого электрического поля и сгущает на себя токи проводимости. Причем пористый слой, имея большую смоченную поверхность, чем сплошные электроды, имеет меньшие импеданс двойного поляризационного электрического слоя, уровень собственной ЭДС электродов и скорость дрейфа этой ЭДС. В результате реальная чyвcтвитeльнocfь электродных датчиков с такими электродами оказьшается вьипе как за счет. снижения тепловых, так и избыточных шумов..Уменьшение уровня шумов, в свою очередь, увеличивает как разрешающую способность, так и точность измерения датчиков. Полезный сигнал с Пористого слоя без потерь передается корпусу 1, с него через электрический контакт З-на кабель 4 (фиг. 1. Для электрода (фиг. 2) передача сигнала от рабочего пористого слоя 12 происходит через плотный слой 11, внутренний пористый слой 10 к электрическому контакту 9, затем на кабель 4.

. Технология изготовления электродов (фиг. 1) включает следующие операции.

20

25

30

35

40

45

50

55

CkJ)epичecкyю часть металлического корпуса 1 подвергают дробеструйной обработке стальной крЬшкой размером 0,8-1,2 мм с помощью пистолета эжекторного типа с соплом диаметром 100 мм при давлении 6 атм. Расстоя- ние .между соплом и корпусом равно 200-300 мм, направление потока дроби перпендикулярно поверхности корпуса. Корпус при обработке вращается со скоростью 1 об/мин, а сопло перемещается поступательно. В результате обработки поверхность корпуса получает шероховатость в 40-45 мкм, что обеспечивает лучшее сцепление с пористым слоем. После дробеструйной обработки корпус про швают в растворе 1:1 спирта и бензина, сушат в вытяжном шкафу. Методом газотермического напыления наносят пористый слой 1-2 мм. При напьшении корпус вращается со скоростью 25- 30 об/мин, горелка устанавливается по нормали к поверхности корпуса и перемещается поступательно со ско- .ростью порядка 10 м/с.

CkJ)epичecкyю часть металлического корпуса 1 подвергают дробеструйной обработке стальной крЬшкой размером 0,8-1,2 мм с помощью пистолета эжекторного типа с соплом диаметром 100 мм при давлении 6 атм. Расстоя- ние .между соплом и корпусом равно 200-300 мм, направление потока дроби перпендикулярно поверхности корпуса. Корпус при обработке вращается со скоростью 1 об/мин, а сопло перемещается поступательно. В результате обработки поверхность корпуса получает шероховатость в 40-45 мкм, что обеспечивает лучшее сцепление с пористым слоем. После дробеструйной обработки корпус про швают в растворе 1:1 спирта и бензина, сушат в вытяжном шкафу. Методом газотермического напыления наносят пористый слой 1-2 мм. При напьшении корпус вращается со скоростью 25- 30 об/мин, горелка устанавливается по нормали к поверхности корпуса и перемещается поступательно со ско- .ростью порядка 10 м/с.

3

После получения требуемой толщины слоя электрод охлаждается на воздухе, подвергается визуальному контролю и передается для монтажа или упаковывается. Обработка диэлектрического корпуса 8 с установленным в нем контактом 9 электрода (фиг. 2) проводится аналогично. Отличие зак- ключается в том, что первый (внутренний) пористый сдой 10 получен газотермическим напылением и имеет толщину 0,5 мм. На него наносят галь {ванически плотный слой 11, на кото- рый после обезжиривания наносится газотермическим напьлением основной пористый слой 12. Любое пористое покрытие увеличивает смоченную поверхность, а следовательно, снижает сопротивление двойного слоя, что приводит к увеличению чувствительности и точности электродных датчиков .

Использование предлагаемого изобретения позволяет увеличить чувствительность и точность измерений за счет снижения импеданса и собственной ЭДС двойного электрического слоя на поверхностях электродов. Кроме того, изготовление предлагаемых электродов обходится в 1,5-2 раза дешевле, чем электрода-прототипа, изготовляемого механической обработкой. При этом предлагаемый электрод имеет лучшие электрические ха9004

рактеристики, более, надежен в эксплуатации, особенно в потоках жидких проводящих сред.

Формула изобретения

1. Контактный электрод датчика электрического поля, содержащий корпус с рабочей поверхностью, электри- ческий контакт с сигнальным кабелем и герметизирующие сальники контакта в местах стыковки корпуса с изоляционными несущими конструкциями, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и точности измерений при одновременном снижении стоимости н увеличении надежности электродов, рабочая поверхность корпуса покрыта пористым слоем металла или комбинации металла и графита, пр ичем средний диаметр сечения открытых смачиваемых пор более чем на порядок превьшает общую толщину двойного электрического по- ляризационного слоя.

2. Электрод по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с .я тем, что его корпус вы полнен из диэлектрика с выведенным на внешнюю поверхность металлический контактом, на которые нанесены первый пористый слой металла, затем плотное металлическое покрытие, а на всю поверхность последнего нанесен основной (рабочий) пористый слой.

фиг. j

Редактор И.Касарда

Составитель И.Абрамова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л„Пйлипенко

Заказ 5227/47Тираж 728Подписное

ВНИИПИ ГосударственногсР комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиб. 2.

Изобретение относится к геофизическим измерениям переменных электрических полей в проводящих средах, в частности, к измерению параметров электрических полей в морской воде при электроразведке или исследовании естественных полей. Цель изобретения - увеличение чувствительности и точности измерений при одновременном снижении стоимости и увеличении надежности электродов. Контактный электрод покрыт пористым слоем металла, который воспринимает потенциал исследуемого электрического поля, причем пористый слой, имея большую смоченную поверхность, чем сплошные электроды, будет иметь и меньшие импеданс двойного поляризационного электрического слоя, уровень собственной ЭДС электродов и скорость дрейфа этой ЭДС. В результате реальная чувствительность электродных датчиков с такими электродами окажется выше. Такое решение позволяет увеличить чувствительность и точность измерений за счет снижения импеданса и собственной ЭДС двойного электрического слоя на поверхности электг родов. Изготовление предлагаемых электродов обходится в 1,5-2 раза дешевле, чем электрода-прототипа, изготовляемого механической обработкой. При этом предлагаемый электрод имеет и лучшие электричес; :ие характеристики; он более надежен в эксплуатации, особенно, в потоках жидких проводящих сред. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л