Датчик напряженности электрического поля Советский патент 1991 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля сверхнизкой частоты в морской воде при проведении геофизических исследований.

Цель изобретения - повышение чувствительности за счет увеличения действующей длины датчика.

На чертеже изображена схема датчика напряженности электрического поля.

Датчик напряженности электрического поля содержит проводящие электроды 1 и 2, соединенные изолированными проводами 3 и 4 с линией связи и установленные в диэлектрической трубе 5 по обе стороны от среднего сечения трубы на расстоянии fg друг от друга, пористые перегородки 6-8, установленные на концах и в среднем сечении диэлектрической трубы 5, имеющей длину / . Пористые перегородки - это диэлектрические перегородки, имеющие продольную капиллярную структуру - отверстия, параллельные оси диэлектрической трубы, длина которых на порядок и более превышает их

диаметр. Такие отверстия могут быть получены путем высверливания отверстий малого диаметра в диэлектрических материалах типа эбонит, полипропилен и др. Пористые перегородки 6-8 выполняются из одинакового материала, имеют одинаковую капиллярную структуру. Толщина пористых перегородок 6 и 8 одинакова и равна А, а толщина пористой перегородки 7 выбирается равной А-/(, где коэффициент К выбирается из условия, чтобы напряжение помех между электродами 1 и 2, обусловленное потенциалом «протекания в капиллярах пористых перегородок, было равно нулю.

Датчик работает следующим образом.

Морская вода через пористые перегородки 6-8 полностью заполняет внутренний объем диэлектрической трубы 5. При обтекании датчика морской воды возникающие вихревые потоки воды не проходят внутрь обтекателя к электродам 1 и 2 благодаря наличию капилляров в пористых перегородках 6 и 8. Однако вследствие перепадов давления между торцовыми стенками диэ.чектоэto

со

00 СО

рической трубы 5 возникает просачиваниеВыбор к в соответствии с (3) обусловлен

воды сквозь пористые перегородки, сопро-целью изобретения, т. е. увеличением дейвождаемое возникновением «потенциала про- ствующей длины, которая у известного дат- текания.чика составляла около /V/3. При этом велиАнализ эквивалентной схемы датчикачина Fg ограничена сверху геометрическими

показывает, что в ней действуют три ЭДС размерами датчика, помехи, возникающие на пористых перегородках 6-8 и включенные последовательно-Таким образом, чувствительность пред- согласно, причем ЭДС помех на пористой латаемого датчика по сравнению с извест- перегородке 7 в К раз больше ЭДС помех ным может быть увеличена приблизительно на пористых перегородках 6 и 8 вследствие Ю до трех раз. того, что толщина „ пористой перегородки 7

в К раз больше толщины Д пористых пере-Формула изобретения

городок 6 и 8. Электрическая цепь, содержащая указанные три источника ЭДС помехДатчик напряженности электрического замкнута на внешнее сопротивление гь мор- поля, содержащий диэлектрическую трубку ской воды, окружающей датчик, между тор- с тремя перегородками, выполненная из

идентичного пористого диэлектрика, установленными в торцах и среднем сечении диэлектрической трубы, и два проводящих электрода, расположенных по обе стороны 20 от центральной перегородки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет увеличения действующей длины датчика, электроды установлены на расстоянии 1К друг от друга, определяемом из сечения диэлектрической трубы 5. „5 соотношения Таким образом, задавая расстояние между электродами Рк, по формуле (1) можно определить требуемое значение коэффициента К, и толщину п центральной пористой перегородки

,

цами диэлектрической трубы 5.

Условием равенства нулю ЭДС помех, между электродами 1 и 2 является выбор коэффициента К. исходя из соотношения

К

24

Pr-tg+rboS

(1)

где а - проводимость морской воды;

S - площадь внутреннего поперечного

(/r-2A),

Д./(2Д

PT - lg+rbvS

(2)

30

а толщина (п центральной перегородки равна

. 2A/g fr-Pg+rbaS

где Д - толщина торцовых пористых перегородок;

при которых влияние «потенциала протекания на уровень собственных шумов датчика отсутствует. При таких значениях п уровень собственных шумов датчика будет таким же, как у известного датчика, а действующая длина L может быть выбрана в пределах

(;Г-2Д)4,|Г.

(3)

ентичного пористог вленными в торцах ктрической трубы, ктрода, расположе центральной перего , что, с целью по ти за счет увеличе датчика, электроды янии 1К друг от др тношения

(/r-2A),

идентичного пористого диэлектрика, установленными в торцах и среднем сечении диэлектрической трубы, и два проводящих электрода, расположенных по обе стороны 0 от центральной перегородки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности за счет увеличения действующей длины датчика, электроды установлены на расстоянии 1К друг от друга, определяемом из 5 соотношения

0

5

а толщина (п центральной перегородки равна

. 2A/g fr-Pg+rbaS

где Д - толщина торцовых пористых перегородок;

fg - расстояние между электродами;

/г - длина диэлектрической трубы;

гь - сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами диэлектрической трубы;

а - проводимость воды;

5 - площадь внутреннего поперечного сечения диэлектрической трубы

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения напряженности электрического поля сверхнизкой частоты в морской воде при проведении геофизических исследований. Цель изобретения - повышение чувствительности за счет увеличения действующей длины датчика. Это достигается тем, что расстояние 1Я между двумя проводящими электродами, установленными в диэлектрической трубе длиной /V- выбирают исходя из неравенства (Рт - 2A) (где А - толщина пористых перегородок, установленных в торцах трубы), а толщину Р„ пористой перегородки, установленной в среднем сечении трубы, выбирают исходя из соотношения Pn 2&Pg/(T - fs+raS), где rfc - сопротивление воды, окружающей датчик, между торцами трубы, а - проводимость морской воды, 5 - площадь внутреннего поперечного сечения трубы. 1 ил. tO