Датчик электрического поля Советский патент 1988 года по МПК G01V3/12 

со со к

СП

IND

00

1 1

Изобретение (относится к технике геофизических измерений и может быть использовано для исследования электрических полей земли в низкочастотных диапазонах, магнитотеллурическо- го зондирования и профилирования в инфразвуковом диапазоне частот.

Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/помеха.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - упругий шарнир качения.

Предлагаемый датчик содержит соос но расположенные заземленную опору 1 (фиг. 1) с рабочим полым электродом 2 и компенсирующим 3 под ним электродами, закрепленными на верхнем тор це опоры с помощью шарнира 4 упругого качения,, предусилитель 5 и опоры верхнего фиксирующего устройства 7.

Рабочий полый электрод 2 датчика выполнен в виде сферического сегмента, под ним изолированно находится компенсирующий электрод 3, обеспечивающий прикрытие внутренней поверхности рабочего электрода, например, также в виде сферического сегмента, предусилитель 5 расположен под компенсирующим электродом, вход его через отверстие в компенсирующем электроде соединяется с рабочим электродом, общие (заземленные) шины соединены с заземленной опорой 1, выход соединен с компенсирующим электродом и выходом датчика. Электроды крепятся к опоре через шарнир 4 упругого качения, представляющий собой, например, шарнир со сферической головкой, имеющий общую точку качения, совпадающую с уровнем расположения электрической высоты датчика, и упругий элемент, например, в виде резинового амортизатора или пружинного (фиг. 2)

В непосредственной близости от уровня расположения общей точки качения упругого шарнира, а в предельном случае на этом же уровне, к штанге крепится верхнее устройство фиксации опоры, например тренога 7.

Уменьшение вибрационной помехи происходит следующим образом.

Под воздействием внешней побуждающей силы, возникающей при ветровых нагрузках или микросейсмических коле баниях почвы, в случае жесткого креп ления рабочего электрода 2 (фиг. 1) на верхнем торце опоры 1 происходит прямая передача величины этой силы

925282

на опору. Вследствие этого в опоре возникает деформация изгиба, которая приводит к изменению электрической высоты hj датчика,в результате чего появляется вибрационная электрическая помеха.

В предлагаемом датчике эта сила воздействует на опору через демпфи10 рующий элемент в виде шарнира 4 с упругой качающей свободой движения. При этом импульс количества движения побуждающей силы, трансформируясь в упругие качающие колебания сфеj j рического сегмента, значительно уменьшает величину деформирующей силы. Для сохранения при этом без изменения электрической высоты датчика общая точка качения расположена

20 на уровне электрической высоты датчика. Электрическая высота датчика определяется как положение эквивалентной емкости Сд, расположенной в центре тяжести фигуры, образованной

25 осью абцисс и кривой, описываемой

„ с1С

функцией -.- в пределах высот от ниж- dh

ней части рабочего электрода до его верхней части. Для датчика с рабо- JQ чим электродом в виде сферического сегмента, находящегося на высоте h, и компенсирующим электродом в его нижней части уровень электрической высоты hj определяеЛ-ся через собстI-

э венную емкость С этого сегмента:

C(h,) г С,.

(1)

40

55

Собственная емкость С сферического сегмента определяется выражением

С(, ( oi + sinoi,) при О Т,(2)

где R - радиус сферического сегмента,

об - значение угла, соответствую- 45 щего границе сегмента (фиг.1). Из формулы (1) определяем выражение для угла /i , соответствующего уровню электрической высоты h сегмента:

50 р + sin jb I ( об -ь sinoi, ). (3)

Получим высоту сегмента Н, соответствующую уровню h,:

Н R ( 1 - cos/1 ) . (4) Благодаря расположению точки качения рабочего электрода на уровне высоты величина электрической высоты датчика остается неизменной, т.е. h, const при раскачивании сегФил.1

I-

Изобретение относится к технике геофизиче ских измерений, к исследованию электрических полей земли в низкочастотных диапазонах. Цель изобретения - увеличение отношения сигнал/помеха. Датчик электрического поля включает соосно расположенные заземленную опору с полыми обращен- ньми вверх выпуклыми поверхностны-- ми - рабочим и компенсирующим под ним электродами, и антенный усилитель, вход которого соединен с рабочим электродом, а выход - с компенсирующим. При этом для исключения воздействия внешних механических сил оба электрода выполнены в виде сферического сегмента и сочленены с опорой через шарнир упругого качения, точка качения которого расположена на уровне электрической высоты антенны. 2 ил. сл

Фиг. 2