Измеритель напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде Советский патент 1988 года по МПК G01R29/12 

Изобрстегц е сг осится к области геофизических исследований и предназначено для измерения напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде, в частности в морской воде.

Цель изобретения - увеличение точности,

На фиг.1 приведена структурная электрш1еская схема измерителя напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде; на фиг.2 - эквивалентная схема измерений.

Измеритель напряженности электри- ческого поля в жидкой проводя4цей среде содержит электроды 1 и 2, вставленные в гидроканал 3 с диэлектрической перегородкой 4. На расстоянии, не меньшем внутреннего диамет- ра d гидроканала от электродов 1 и 2, расположены охранные кольца 5 и 6. Электроды 1 и 2 присоединены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с вхо дами запоминающего блока 8 и блока 9 вычитания, охранные кольца 5 н 6 соединены с коммутируемыми входами ключа 10, управляющий вход ключа 10 и второй вход запоминающего блока 8 coe динены с выходом генератора 11 тактовых импульсов. Выход 12 блока 9 вычитания является выходом всей схемы.

Фиг,2 служит для пояснения принципа действия и полезного эффекта изобретения. На ней введены следующие обозначения: ( Ч -tfj,) и R:; - величина и внутреннее сопротивление источника сигнала; RQI, 01 сопротивление растекания охранных колец 5 и 6 и участков воды между ними и электродами 1 и 2 соответственно; R, R сопротивления растекания электродов 1 и 2; 1/п, M rtJ собственные по тенциалы электродов 1 и 2j R - входное сопротивление усилителя 7; К - ключ 10, Кк|, R к(пунктиром) - сопротивления плеч гидроканала 3,

Измеритель работает следующим образом.

Тактовый генератор 11 осуществляет переключение режимов работы, выдавая в требуемой очередности на своем выходе, например, нули и единицы. По приходу единичного сигнала ключ 10 замыкает охранные кольца 5 и 6 между собой, а запоминающий блок 8 переходит в резким запоминания информации.

При этом напряжение входе усилителя 7 определяется соотношением:

и NCtf,-Vj + (i -%),

(1)

где

Q

5 0 g

Q г

5

0

5

м . у О)

R;- RO;+ Rcf RK/ RK,

Здесь имеется возможность регулировать коэффициент N, а следовательно, и погрешность компенсации, изменяя соотношения геометрических размеров гидроканалов и, следовательно, величину Кц, Используя выражение (2) и известные формулы для сопротивления растекания электрода и сопротивления гидроканала с заданными длиной и диаметром d, получаем простую связь

d/L t 4N .

I Например, для погрешности ,01 получаем L л 25d, что вполне реализуемо на практике.

Полученное таким образом с требуемой точностью напряжение на входе усилителя 7 усиливается им в требуемое число раз и поступает на вход запом1нающего блока 8, который в этом режиме запоминает сигнал с выхода усилителя 7, равный аддитивной погрешности всего тракта (т,е. включая и дрейф нуля усилителя 7), и передает его со своего выхода на второй вход блока 9 вычитания. На первый вход этого же блока 9 поступает тот же выходной сигнал усилителя 7, в результате чего в этом режиме работы сигнал на выходе 12 блока 9 вычитания равен нулю.

По приходу нулевого сигнала с выхода тактового генератора 11 ключ 10 размыкает охранные кольца 5 и 6. Одновременно нулевой сигнал запирает запоминающий блок 8 и на его выходе остается напряжение, запомненное в единичном такте. Теперь на выходе усилителя 7 имеется напряжение,состоящее из суммы полезного сигнала и аддитивной погрешности,,.а на выходе запоминающего блока 8 только сигнал той же аддитивной погрешности. В результате на выходе 12 блока 9 вычитания в этом режиме будет только полезный сигнал.

Для описанной конструкции измерителя важным является вопрос о месте расположения охранных колец внутри гидроканала. Длина отсчитывания от

наружного края охранного кольца, поэтому для сокращения требуемой длн ны 1 желательно помео;ать охранные кольца 5 и 6 поближе к электродам 1 и 2. С другой стороны для эффективного экранирования электродов от внешнего поля с помощью проводящих пластин с отверстием, которы.ш и являются фактически охранные кольца, необходимо, чтобы расстояние до электрода было не меньше диаметра отверстия. Последнее требование и определяет место расположения охранного кольца внутри гидроканала.

Еще одним требованием, также достаточно легко вьтолнимым на практике, является многократное превьшение величины входного сопротивления усилителя Ry над суммой сопротивления К,, R;: R,2 (R + R) + R- или, с учетом R R j , R ., получаем R 7 2R. Так, для гидроканала длиной 2 м и диаметром 1 см получаем кОм и достижение R,26 кОм вполне реально.

Формула изобретения

Измеритель напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде, содержащий два электрода, присоединенные к входам дифференциального усштителя, выход которого соединен с первыми входами запоминающего блока и блока вычитания, а второй вход блока вычитания подключен к выходу запоминающего блока, генератор тактовых импульсов, выход которого подсоединен к второму входу заQ поминающего блока и к.управляющему входу ключа, два охранных ключа, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения точности, введен гидроканал, выполненный из диэлектри5 ка в виде прямолинейной трубы, разделенной на две равные части поперечной диэлектрической перегородкой а электроды расположены в гидроканале симметрично относительно диэлектри0 ческой перегородки, каждое охранное кольцо подключено к первому и второму выходам ключа и расположено внутри гидроканала между электродом и открытым концом гидроканала на рас5 стоянии от данного электрода, не меньшем внутреннего диаметра гидроканала, а внутренний диаметр d и длина L гидроканала связаны соотношением

0d/L v 4N ,

где N - допустимая относительная погрешность измерения.

Изобретение относится к электроизмерениям. Цель изобретения - увеличение точности измерения. По приходу единичного сигнала от тактового г-ра 11 ключ 10 замыкает охранные кольца 5 и 6 ме;вду собой, .а запоыл- нающий блок 8 переходит в режим запоминания информации. Напряжение, полученное с электродов 1 и 2, встав-- ленных в гидроканал 3 с диэлектрической перегородкой 4, усиливается усилителем 7. Его сигнал, равньй аддитивной погрешности всего тракта, запоминается в блоке 8 и постуттает в блок вычитания 9. на вькоде которого сигнал равен нулю. По приходу нулевого сигнала от г-ра 11 ключ Ю размыкает кольца 5 и 6, а запоминающий блок 8 запирается. На егс выходе остается напряжение, запомненное в единичном такте. Теперь на выходе усилителя 7 имеется сумма полезного сигнала и аддитивной погрешности, а на выходе запоминающего блока 8 только аддитивная погрешность. После вычитания этих сигналов на выходе блока вычитания 9 имеется только по- лезньй сигнал. 2 ил. да .ЛШЯК NUE.