Устройство для измерения электрического поля в море Советский патент 1993 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к области физической океанологии, в частности к измерениям и медленно изменяющихся электрических полей в море, и может быть использовано при исследовании пространственно-временной структуры электрических полей в океане.

Целью предлагаемого изобретения является расширение частотного диапазона измерений.

На чертеже приведен пример практической реализации устройства.

Устройство для измерения электрического поля в море содержит тороидальную катушку 1 индуктивности с сердечником из пермоллоя и механический затвор 2, состоящий из неподвижного и подвижного диэлектрических дисков. Неподвижный диск имеет внешний диаметр, равный диаметру

окна тороидальной катушки и вклеен в это окно. Подвижный диск имеет диаметр несколько превышающий внешний диаметр тороидальной катушки 1 и по торцевой поверхности имеет накатку под шестереночную передачу. В обоих дисках вырезаны одинаковые окна в виде равномерно распределенных по площади лучевых секторов, совпадающих по форме с оставшимися на дисках лепестками. Подвижный диск крепится к.неподвижному диску на оси 3 со свободой вращения и подпружинен резиновой прокладкой 4. Привод 5 (электромотор) закреплен на общем механическом конструктиве и соединен с подвижным диском посредством промежуточной шестеренки 6. На корпусе с разных сторон от затвора 2 укреплены также фотодиод 7 и светодиод 8 в качестве датчика состояния затвора -датчика положения подвижного диска, так что прямая их соединяющая проходит сквозь окно неподвижного диска. Привод 5, диоды 7 и 8, тороидальная катушка 1 индуктивности подсоединены к блоку 9 регистрации информации..

Устройство работает следующим образом.

Устройство помещают в море в место проведения измерений и включают привод 5, который через шестеренку 6 вращает подвижный диск относительно неподвижного диска. При этом лепестки подвижного диска периодически закрывают окна неподвижного диска, так что площадь сквозного окна

тороидальной катушки меняется по перио... Я

дическому закону S -Ј- slnN Qt, где So площадь тороидальной катушки 1 без затвора 2, Q- угловая частота вращения подвижного диска, а N - количество вырезанных секторов. В реализованном на практике устройстве N 12, Q 2 л: 2 рад/с (подвижный диск делает два. оборота в секунду), 50 - 0,3 м2, п 10000.

Если в среде существует электрический ток с постоянной или медленноме- няющейся плотностью J, то полный ток, проходящий через окно тороидальной ха- тушки будет переменным со стабильной частотой N Q. Увеличивая количество прорезей, эту частоту можно сделать достаточно высокой (практически до сотен переключений в секунду), так что, согласно приведенной выше формулы, чувствительность устройства не будет зависеть от частотных свойств измеряемого электрического поля. Другими словами, частотный диапазон устройства расширяется в область низких частот вплоть до постоянных электрических полей.

В блоке 9 регистрации информации

(его состав на чертеже не показан) содержатся источники питания для привода 5 и светодиода 8, усилитель переменного тока и вольтметр или другой регистрирующий прибор (самописец, АЦП и т.д.). Лучшими

метрологическими характеристиками обладают усилители переменного тока типа синхронных детекторов, для работы которых необходим опорный переменный сигнал. Кроме того, без синхронного детактирования невозможно определить знак последующего сигнала. В настоящем устройстве опорный сигнал прямоугольной формы вырабатывается фотодиодом 7 при периодическом перекрытии светового луча

от светодиода 8 лепестками подвижного диска. . .; . .. ,. ., . ; . Таким образом, по сравнению с известными устройствами предложенное устройство обладает более широким частотным

диапазоном и позволяет регистрировать постоянные и медленноменяющиеся процессы. .- ... ./.... ::. .. ..-

Что также очень важно, коэффициент преобразования в предложенном устройстве не зависит от частотных характеристик исследуемых процессов, а определяется только частотой переключений N Q, которую легко стабилизировать. Другими словами, устройство не будет искажать форму

исследуемых сигналов.

Формула изобретен и я

1. Устройство для измерения электрического поля в море, содержащее тороидальную катушку индуктивности в диэлектрическом корпусе, соединенную с блоком регистрации информации, отличаю- щ ё ее я тем, что, с целью расширения

частотного диапазона измерений, в него дополнительно введены диэлектрический механический затвор, датчик состояния затвора и привод, причем затвор укреплен в окне тороидальной катушки и соединен

с приводом, закрепленном на корпусе, а датчик состояния затвора установлен на корпусе и соединен с блоком регистрации,

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что затвор выполнен в виде двух дисков, причем в дисках выполнено отверстие по центру под ось и п сквозных окон в виде равномерно распределенных в плоскостях дисков лучевых сегментов с

радиальными углами я/п и продольными размерами, меньшими радиуса окна тороидальной катушки, первый диск имеет диаметр, равный диаметру окна тороидальной катушки, и неподвижно закреплен в нем, а второй диск закреплен с возможностью вращения на общей оси с пер- вым диском, плоскопараллельно прижат к нему по оси пружиной и подсоединен к

приводу.

Использование: в области физической океанологии, в частности при измерениях постоянных и медленно сменяющихся электрических полей в море при исследовании пространственно-временной структуры электрических полей в океане. Сущность изобретения: устройство для измерения электрического поля в море содержит тороидальную катушку индуктивности с сердечником из пермоллоя и механический затвор, состоящий из неподвижного и подвижного диэлектрических дисков. Неподвижный диск имеет внешний диаметр, равный диаметру окна тора и вклеен в это окно. Подвижный диск имеет диаметр, несколько превышающий внешний диаметр тора, и по торцевой поверхности имеет накатку под шестереночную передачу. В обоих дисках вырезаны одинаковые окна в виде равномерно: распределенных по площади лучевых секторов, совпадающих по .форме с оставшимися на дисках лепестками. Подвижный диск крепится к неподвижному диску на оси со свободой вращения и подпружинен резиновой прокладкой. Привод закреплен на общем механическом конструктиве и соединен с подвижным диском посредством промежуточной шестеренки. На корпусе с разных сторон от затвора укреплены также фотодиод и светодиод в качестве датчика положения подвижного диска, так что прямая, их соединяющая, проходит сквозь окно неподвижного диска. Привод, диоды и измерительная катушка индуктивности подсоединены к блоку регистрации информации. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. у fe 00 о ч Јь СО о