Трехкомпонентный первичный преобразователь для исследования вертикальной структуры электрических полей в море Советский патент 1987 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к области физической океанологии и может быть использовано для исследования вертикальной структуры электрических полей в море.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.1 схематически представлен гидромодуляционный преобразователь- коммутатор, на фиг.2 - предлагаемый преобразователь в целом, на фиг.З - блок-схема электрической части предлагаемого преобразователя.

Трехкомпонентный датчик для исследований вертикальной структуры электрических полей содержит преобразователь, выполненный в виде четьфех диэлектрических трубок, заполненных морской водой.

Оси трех диэлектрических трубок расположены в одной плоскости под углом 120 одна к другой и имеют одинаковую длину 1, а ось 4-й трубки перпендикулярна к указанной плоскости, а длина трубки равна l/v2

Расположение диэлектрических тру- б -г таково, что свободный конец одной из них образует начало ортогональной системы координат, а свободные концы других диэлектрических трубок - гидроканалов расположены на осях этой системы. При этом ни одна трубка не попадает в гидродинамический след другой, в результате чего снижаются шумы гидродинамического происхождения и уменьшается воздействие диэлектрического корпуса на первичную картину измеряемого электрического поля, так как диэлектрический корпус удален от точек съема потенциала.

Модуляционньш преобразователь выполнен в виде цилиндрического корпус из диэлектрика, в котором размещается собственно гидроключ - коммутатор каналов, изготовленный из фторопласта, в виде цилиндра с контактной полостью, расположенной на его 6oKOBoti поверхности. При вращении гидроключа производится поочередное подключение измерительных электродов к соответствующим гидроканалам, причем когда происходит опрос одного канала, электроды двух других каналов одновременно изолируются от внешней среды.

Гидроключ приводится во вращение от турбпнки, приводимой в действие

0

5

0

набегающим потоком жидкости. Отсутствие электрического привода приводит к снижению реального порога чувствительности предложенного технического решения до долей мкВ/м вследствие отсутствия помех электромагнитного происхождения. Кроме того, происходит уменьшение энергопотребления, что особенно важно для автономных устройств. В неподвижной части конструкции гидроключа в непосредственной близости от мест, где диэлектрические трубы соединяются с корпусом гидроключа помещаются три неконтактных магнитных реле на герконах, срабатывающих при вращении подвижной части гидроключа, в которой размещен постоянный магнит с большой коэрцитивной силой.

Получаемые сигналы являются синхронизирующими в трактах измерительных каналов, построенных по типу модулятора-демодулятора. Таким образом 5 гидроключ выполняет одновременно две функции: модулятора и коммутатора каналов. В корпусе гидроключа разме-, щеп датчик давления, информация с которого поступает на регистратор.

Гидромодуляционный преобразователь (фиг.1) содержит измерительные электроды 1-4, систему диэлектрических труб 5-8, сходящихся в закрытых полостях 9-12, где расположены измерительные электроды. В корпусе из диэлектрика 13 размещен гидроключ 14 с контактной полостью 15. При вращении гидроключа контактная полость 15 соединяет соответствующий измерительный электрод посредством диэлектрической трубы с внешней средой, осуществляя тем самым модуляцию сигнала и коммутацию каналов. Герконы 16- 18 совместно с постоянным магнитом 5 19 реализуют электромеханическое устройство, выдающее синхронизирующий импульс в электронную схему опрашиваемого канала. За один оборот гидроключа каждьм канал опрашивается один раз.

Трехкомпонентный преобразователь содержит водяную турбинку 20, концентратор 21 потока при этом водяная турбинка соединена посредством оси 22 с гидроключем 14, расположенным в корпусе из диэлектрика 13. Посредством диэлектрических труб 5-8, заполненных: морской водой, осуществляется подвод электрических потен0

5

0

0

5

3 1

циалов. Под корпусом 13 расположен герметичный контейнер 23 с размещенной в нем электрической частью устройства.

Электрические сигналы с электродов 1 и 2 (канал X), 1 и 3 (канал Y) и 1 и 4 (канал Z) модулируются гидроключем 14.

Модулируемые сигналы подаются на входы усилителей 24-26 переменного тока, а затем на демодуляторы 27-29. Синхронизация демодуляторов осуществляется от электромеханических задающих устройств, включающих в себя магнитные реле на герконах 16-18 и постоянного магнита 19, помещенного в тело гидроключа, а также усилите- лей-формирователей 30-32. С выходов демодуляторов информация подается на устройства 33-35 возведения в квадрат, счетно-решающее устройство 36 извлечения квадратного корня из суммы квадратов на регистрирующее устройство 37 (Е, Еу, Е - напряженность электрического поля по координатам Z,Y.X).

Использование первичного преобразователя с предлагаемой конструкцией

433764

гидроключа-коммутаторл ггозволяет одновременно выполнять операции молу.чя- ции входного сигнала и поочередного опроса измерительных каналов.

Формула изобретения

Трехкомпонентный первичный преоб10 разователь для исследования вертикальной структуры электрических полей в море, выполненньв в виде четырех диэлектрических трубок, заполненных морской водой, при этом оси трех тру15 бок расположены под углом 120° в одной плоскости, а ось четвертой перпендикулярна к указанной плоскости, торцы трубок закреплены на диэлектрическом корпусе, в котором располо20 жены измерительные электроды, о т- личающир1ся тем, что, с целью повышения точности измерений, в первичный преобразователь введен гидроключ-коммутатор, размещенный в ди25 электрическом корпусе и выполненный в виде тела враи(ения цилиндрической формы с контактной полостт ю, расположенной в его боковой поверхности.

120°

18

11

21

{о,У,о)

16

Изобретение относится к области исследования вертикальной структуры электрических полей в море. Цель изобретения - повышение информативности и точности измерений, а также уменьшение потребляемой электрической энергии. Трехкомпонентный датчик снабжен гидроключом-коммутатором, осуществляющим коммутацию измерительных каналов, сориентированных по осям декартовой системы координат, а также модуляцию сигналов по первичной стороне, что позволяет расширить частотньй диапазон датчика в области низких частот. Гидроключ соединен механическим приводом с водяной турбиной, приводимой во вращение набегающим потоком жидкости. Синхронизация в трактах усиления сигналов осуществляется с помощью магнитных реле на герконах размещенных в неподвижном корпусе гидроключа, и постоянного магнита в подвижной части гидроключа Использование гидроключа в качестве коммутатора измеряемых сигналов позволяет повысить информативность и точность измерений в несколько раз за счет расширения частотного диапазона датчика в область низких частот и уменьшения помех гидродинамической природы. 3 ил. (С (Л оо 4; оо со о

Составитель Е. Поляков Редактор В. Данко Техред А.Кравчук КорректорА.

Заказ 4820/47 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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