Устройство для калибровки измерителей электрического поля Советский патент 1991 года по МПК G01V3/06 

ности, а также входные клеммы 22, 23, к которым подключают источник образцового тока (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

При включении задающих электродов 4,5 в цепь источника образцового тока задающий ток, поступая в электролит 2 с электродов 4, 5, концентрируется в отверстиях 13,14, расположенных на оси сечения электролита 2, Вследствие симметричного расположения четырех одинаковых отверстий 15,16 относительно этой оси ток разделяется на равные части, концентрирующиеся в этих отверстиях 16,15. В свою очередь, каждое отверстие 15,16 лежит на оси, проходящей через центр прямоугольной части сечения размером (а/2) х (Ь/2), где а и b - стороны прямоугольной части пластин 7- 12, погруженных в электролит 2. Эти четыре части, слагающие все сечение, равноправны, поэтому ток из одной из них в другую не поступает. В свою очередь четыре одинаковых отверстия 17,18 в пластинах 9,12 расположены симметрично относительно оси каждого отверстия 15,16 в пределах соответствующей части сечения. В результате задающий ток равномерно растекается по отверстиям 15,16, создавая систему равновеликих сосредоточенных источников, равномерно распределенных в двух параллельных сечениях метрологической кюветы 1. Воспроизводимое поле становится однородным уже на удалении от пластин 9, 12 порядка расстояния между расположенны ми в ней отверстиями 17i18, т.е. на расстоянии порядка (а/4), (Ь/4).

Контрольные датчики поля с расположенными вдоль кюветы 1 измерительными базами LIJ известной длины, образованные выводами в отверстиях 6 двадцати четырех дополнительных электродов, воспринимают воспроизводимое поле в виде образующихся на датчиках разностей потенциалов DIJ, которым соответствуют двенадцать независимо измеренных значений напряженности поля EIJ (где I 1,2,3 - номер одной из трех равных частей боковой стенки кюветы 1, на которых расположены контрольные датчики поля, j - номер датчика в каждой из этих трех частей кюветы 1) EIJ (Uij/Uj)

по четыре в рабочей зоне CD и в каждой из вспомогательных зон FC и DG метрологической кюветы 1. Далее обычными приемами получают оценки среднего значения напряженности поля в кювете Е0

-

п/

Ео

(1/12)

§

среднего значения напряженности поля во вспомогательных зонах Ни

Е1-(1/8) У EIJ,

среднего значения напряженности поля в рабочей зоне Е2.

10

15

20

25

30

35

40

Е2-0/4) Ј EIJ.

и дисперсий этих величин ст(Ео); сг( EI ) , а( Е2 ) .При этом в отсутствии ка- либруем,ого измерителя выполняется равен- ство Ei Ё2 ЕО, обусловленное постоянством сечения и однородностью электролита 2 в метрологической кювете 1. Изменяя режим работы источника образцового тока, можно подобрать значение тока, соответствующее наперед заданному значению Ei напряженности поля во вспомогательных зонах FC и DG метрологической кюветы 1.

При размещении в рабочей зоне CD калибруемого измерителя возникают искажения поля, связанные с конечным размером сечения электролита 2. Это наиболее полно проявляется в пристеночной области рабочей зоны, где расположены контрольные датчики поля с базами . (1-23, L.24), (ср- торые фиксируют возрастание значения Ё2. Относительное значение пристеночных искажений 6 Е определяется из результатов замеров поля контрольными датчиками с базами , (U23, L.24), расположенными в рабочей зоне, где эти искажения имеют место с базами , Li2 (Li3, Li4),, 32, (L33. ), расположенными во вспомогательных зонах, где искажения поля калибруемым измерителем отсутствуют

Ё2 -

Относительное значение пристеночных искажений поля может быть учтено при калибровке, например при определении эквивалентной электрической длины калибруемого измерителя:

ё,)1±( 5Е/2)

Lx

где Ux - разность потенциалов на выходе измерителя, соответствующая значению Ei. Размещение в стенках кюветы 1 выводов дополнительных электродов, образующих независимые контрольные датчики

поля, имеющие каждый свою измерительную базу известной длины, позволяет непосредственно в момент калибровки измерять воспроизводимое в устройстве поле, что исключает из ошибки калибровки погрешность, вносимую нестабильностью

источника образцового тока, а это повышает точность калибровки.

Наличие у контрольных датчиков поля измерительных баз, соизмеримых с длиной рабочей зоны, приводит к относительно ма- лой ошибке при экспериментальном определении значений этих баз прямым обмер1- 1 их длины, это также повышает точ- иость калибровки измерителей электрического поля.

Наличие в рабочей зоне кюветы 1 и в ее вспомогательных зонах, расположенных между рабочей зоной и задают,,,п . зле т- родами 4,5, не менее одного контрольного датчика в каждой, позволяет учесть при ка- либровке влияние пристеночных иск, ,ений поля, вызываемых в рабочей зоне при ,утст- вием калибруемого измерителя, это . акже повышает точность калибровки.

Отделение каждого из задающих элект родов 4,5 от полости кюветы 1 перфорированной перегородкой (растекателем токи) из нескольких плоских электроизоляционных пластин 7-12, перпендикулярных оси кюветы 1 и полностью перекрывающих пря- моугольное сечение электролита 2. с расположением одинаковых отверстий 13-18 в каждой пластине 7-12, приводит к разделе нию задающего тока на систему равновеликих сосредоточенных источников, равномерно распределенных в двух параллельных сечениях метрологической кюветы 1. При этом образование на задающих электродах 4,5 плохо прозодящих пленок ипи загрязнений не нарушает согласованности работы системы указанных И1,точников тока. Это способствует сохранению однородности воспроизводимого поля и повышает точность калибровки

Расположение отверстий 13-18 в пла- стинах 7-12 в центрах равновеликих прямоугольников со сторонами а 2 и b 2 . на коюрые можно разбить погруженную в электролит поверхность n-й пластины 7-12 со сторонами a, b (где п 1.2,3..., порядковый номер пластины, считая от задающих электродов 4.5. a b 1), з также ограничение диаметра отверстий 13-18 в пределах каждой электроизоляционной пластины 7-12 растекателей тока 2/3 тол- щины этой пластины 7-12 обеспечивает равномерное распределение выходящего из каждого отверстия 13-18 тока по сечению отверстия 13-18, что необходимо для последующего равномерного распределе- ния тока между отверстиями 13-18 следующей по порядку пластины 7-12 или в пространстве метрологической кюветы 1. Входящий в отверстие 13-18 со стороны

задающего электрода 4,5 или со стороны предыдущей пластины 7-12 ток распределен по селению отверстия 13-18 заведомо неравномерно. По мере прохождения тока вдоль канала распределение выравнивается.

Ограничение диаметра от верстий в каждой пластине 2/3 ее толщины приводит к повышению однородности воспроизводимого поля и повышает точность калибровки измерителей электрического поля

Погружение метрологической кюветы 1 в тот же электропит 20, залитый н сосуд 19 произвольной формы, при нахождении свободней поверхности 3 электролша 2 в кювете I и вне ее на одном уровне, приводит к TOMV что метрологическая кювета 1 оказывав и,я олзгруженной от веса находящегося в ней электролита . Нарушения геометрии стенок и дна кюветы 1 уменьшаются, что особенно важно для крупногабаритных кю- вег 1 Это повышает однородность воспроизводимого поля и точность калибровки измерителей (кювету 1 можно погружать также в природные водоемы)

Формула изобретения

1Устройстпо для калибровки измерителей электрического поля, содержащее метрологическую кювету, выполненную из эле гроизопяционного материала, заполненную электролитом с постоянным поперечным сечением, v два задающих электрода, погруженных в электролит у противоположных торцовых стенок кюветы и гюдсоединенны4- к источнику образцового тока отличающееся тем, что, с целью повышения точности калибровки, в него введены контрольные датчики поля, состоящие из плр приемных электродов, закрепленных на внешней стороне бокопых стенок кюветы каждый в своей электродной камере, а электродные камеры соединены с кюветой через гидроканалы, причем контрольные датчики поля установлены не менее чем по одному на каждой из трех равных частей боковых стенок кюветы вдоль нее между задающими электродами.

2Устройство по п. 1 о личающее- с я тем, что каждый из задающих электродов отделен от полости кюветы растекателем тока, содержащим перфорированную перегородку из нескольких плоских элект роизоляционных пластин, установленных перпендикулярно оси кюветы и полностью перекрывающих сечение электролита в кювете, на каждой пластине выполнены от- вэрстия в центрах 2 п равновеликих прямоугольников со сторонами а Т п и b 2 где а и b - размеры сторон погруженной в электролит части каждой пластины; n - 1,2,3... - порядковый номер пластины, считая от задающего э/йектрода, причем диаметры отверстий в пределах каждой пластины одинаковы и составляют не более 2/3 толщины пластины.

3. Устройство по пп. 1и 2, отличающее с я тем,что метрологическая кювета погружена в сосуд, заполненный электролитом до уровня электролита в метрологической кювете.

Изобретение относится к гидрофизическим и геофизическим исследованиям и может быть использовано при морской электроразведке и геофизических исследованиях в море для калибровки измерителей электрического поля. Цель изобретения - повышение точности калибровки. Цель достигается за счет перехода к прямому контролю воспроизводимого поля. Для этого в стенах метрологической кюветы размещены выводы дополнительных электродов, образующих контрольные датчики поля. За счет отделения задающих электродов от полости кюветы растекателями тока в виде перфорированных пластин определенной геометрии однородность воспроизводимого поля перестает зависеть от центровки и состояния поверхности задающих электродов. Благодаря разгрузке метрологической кюветы за счет погружения ее в другой сосуд с электролитом или в природный водоем отсутствуют деформации дна и стенок метрологической кюветы, что также повышает однородность воспроизводимого поля. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

19

17 17 6

16