Способ измерения пространственного распределения электрической проводимости среды и чувствительный элемент для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения пространственного распределения электрической проводимости среды, например морской воды, и может быть использовано преимущественно в гидрофизических исследованиях, а также в различных отраслях народного хозяйства

Целью изобретения является повышение точности измерения при одновременном расширении диапазона измерений по пространственной координате.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция чувствительного элемента, на фиг. 3 - структурная схема установки для осуществления способа.

Чувствительный элемент для измерения пространственного распределения электрической проводимости среды, например морской воды, содержит два идентичных металлических электрода, выполненных методом напыления на подложке 1 из ленточного диэлектрического материала например полиамида. Электроды имеют форму отрезков штыревых гребенок со штырями 2, 3 и основаниями 4,5. Гребенки расположены параллельно одна против другой штырями 2, 3 навстречу, штырь 2 против штыря 3.

о о ,о

2

со

В установке (фиг. 2) чувствительный элемент 6 через направленный ответвитель 7 подключен к выходу генератора 8 высокочастотных электромагнитных колебаний и входу измерителя 9 амплитуды отраженных сигналов (например, в виде электронно-лучевого индикатора, на экране которого по одной из координат осуществляется временная развертка, а по другой отображается амплитуда волны). В качестве устройств 7 и 9 можно использовать стандартный импульсный рефлектометр. В качестве генератора 8 может быть использован стандартный генератор ГЧ-107.

Соединение чувствительного элемента 6 с направленным ответвителем 7 контактное.Подключение направленного ответвите- ля 7 осуществлено к расположенным в одном поперечном сечении торцам 10, 11 оснований 4, 5.

Работает чувствительный элемент следующим образом.

Чувствительный элемент б помещают в измеряемую среду (не показана) либо устанавливают плоскостью на поверхности измеряемой среды. К торцам 10, 11 автогенератора 8 через направленный ответвитель 7 прикладывают высокочастотную противофазную разность потенциалов. В результате на штырях 2, 3 возбуждается поверхностная электромагнитная волна, распространяющаяся вдоль оснований 4, 5. При выбранном расположении гребенок со штырями 2 и 3 одна против другой (двухрядная структура) и зеркально-симметрично электрическое поле возбужденной волны сосредоточено в подложке 1 и со средой не взаимодействует. Магнитное поле волны распределено во внешних областях пространства, так что в среде распространяется волна магнитного типа. В результате взаимодействия магнитного поля со средой на границах раздела областей среды с различной проводимостью происходит отражение волны к торцам 10,11. Отраженную волну выделяют направленным ответвителем 7 и затем подают на вход измерителя 9. Поскольку амплитуда отраженной волны зависит от проводимости среды, по ее измеренному значению с помощью градуировочной характери стики судят о проводимости в области среды, которой отвечает соответствующее значение измеренного времени запаздывания волны, По этому значению времени запаздывания с помощью градуировочной характеристики

судят о пространственной координате области среды.

Так как электрическое поле со средой не взаимодействует, отражения волны на грани, цах раздела областей среды с различной диэлектрической проницаемостью не происходит. Тем самым исключается обусловленная неоднородностью пространственного распределения диэлектрической проницаемости среды погрешность измерения проводимости.

В результате исключения взаимодействия электрического поля со средой скорость волны не зависит от диэлектрической проницаемости среды. Следовательно, исключается обусловленная изменением диэлектрической проницаемости среды погрешность измерения пространственной координаты.

Формула изобретения

1.Способ измерения пространственного распределения электрической проводимости среды, заключающийся в том, что в

среде с помощью отрезка электродинамической замедляющей структуры возбуждают поверхностную электромагнитную волну, выделяют отраженную средой волну и измеряют зависимость ее амплитуды от времени

запаздывания, по которой судят о пространственном распределении проводимости среды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном расширении диапазона измерений по пространственной координате, в среде возбуждают поверхностную электромагнитную волну магнитного типа, для возбуждения которой используют отрезок двухрядной электродинамической эамедляющей структуры с зеркальной симметрией электродов.

2.Чувствительный элемент для измерения пространственного распределения электрической проводимости среды, содержащий металлический электрод периодического поперечного сечения, отличающи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измерений по пространственной координате, он

снабжен вторым электродом, идентичным первому, причем оба электрода выполнены в форме штыревой гребенки, гребенки расположены параллельно штырями навстречу, а зазор между электродами заполнен диэ5 лектрическим материалом.

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения пространственного распределения электрической проводимости среды. Цель изобретения - повышение точности измерений при одновременном расширении диапазона измерений по пространственной координате. Чувствительный элемент, подключенный через направленный ответвитель к выходу ВЧ-генератора и входу измерителя, помещают в исследуемую среду, например морскую воду. Возбуждают в среде поверхностную электромагнитную волну магнитного типа, выделяют отраженную средой волну и измеряют зависимость амплитуды отраженной волны от времени ее запаздывания. Затем с помощью градуировочных характеристик по измеренным значениям амплитуды отраженной волны и времени запаздывания отраженной волны определяют распределение электрической проводимости среды. Чувствительный элемент выполнен из двух идентичных металлических электродов в форме штыревых гребенок, расположенных параллельно одна против другой штырями навстречу, а зазор между электродами заполнен диэлектрическим материалом. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

I П I T Г ill }

I I I I I III II

Фиг.З