Способ измерения электрического поля в проводящих средах Советский патент 1993 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к способам измерения электрического поля при магнитотеллурических исследованиях и при режимных наблюдениях квазипостоянного электрического поля, например, с целью наблюдения предвестников землетрясения. t

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана принципиальная схема осуществления предлагаемого способа.

Как показано на чертеже, контактные электроды 1 и 2, имеющие выводы 3 и 4,

установлены в проводящей среде 5, например в грунте, и экранированы дополнительными электродами 6 и 7, имеющими выводы 8 и 9 и расположенными в той же среде 5, при этом экранирующие электроды 6 и 7 выполнены несплошными, например в виде сетки, открытого цилиндра или кольца, и электрическое соединение основных контактных электродов 1 и 2 через среду 5 сохранено. Выводы 8 и 9 соединены через электрический конденсатор 10.

При этом сопротивление растекания г, между дополнительными электродами 6 и 7

сх о

XI

4 Ы х|

в проводящей среде 5 складывается из сопротивлений растекания re, г каждого из них:

+ Г7,(1)

сопротивление растекания между основны- ми электродами 1 и 2 увеличено на значения сопротивлений растекания п-е, nz-7 между основными 1,2 и дополнительными 6, 7 экранирующими электродами:

гр г + п-в + Г2-7(2) и выполняется соотношение

,(3) где гн (г ах + п-в + HZ-)- сопротивление нагрузки; гвх - входное сопротивление усилителя. ;

Рассмотрим работу фильтра нижних частот, образованного сопротивлением растекания г между дополнительными электродами 6,7 и емкостью С конденсатора 10. Для коэффициента передачи К, связываю- щего входное напряжение UBX С выходными ивых; на круговой частоте (о имеем с учетом сопротивления нагрузки гн:.

К Тн/(гн + г + j (О Сгнт). (4)

Ввиду (3) для квадратного модуля коэффициента передачи имеем:

|К|2 (1 + )1. (5)

откуда для частоты среза fB фильтра нижних частот по заданному уровню, например -3 дБ, имеем:

; fs - (uW2 лЭ (2 я гС)1. (6)

Значение электрической емкости С конденсатора 10, выбранное в соответствии со значениями частоты среза fe и сопротивле

,.

ния растекания г дополнительных электро довб,7:

,.

С (2 л rfB)

r1

(7)

обеспечивает необходимое подавление со- ставляющйх с частотой, лежащей выше частоты среза fB.

Экранирование основных контактных электродов 1 и 2 дополнительными электродами 6 и 7 и соединение дополнительных элек- тродов 6 и 7 между собой при помощи конденсатора 10 образует перед основными электродами 1 и 2 фильтр нижних частот на сопротивлении растекания дополнительных электродов 6 и 7 и емкости конденсатора 10, что снижает высокочастотную помеху, поступающую на основные электроды, увеличивает стабильность их собственных потенциалов, повышая тем самым точность измерений.

5

Ю

15

20

25

30

35

40

45 5055

Операция определения сопротивления растекания между экранирующими электродами 6 и 7 позволяет по результату определения и заданному значению частоты среза .упомянутого фильтра нижних частот провести операцию выбора значения емкости соединяющего дополнительные электроды конденсатора 10, обеспечивающую необходимое подавление составляющих в заданной полосе частот, лежащей выше частоты среза фильтра, что увеличивает точность измерений в заданной полосе пропускания.

Способ реализуют следующим образом:

Исходя из цели измерения, выбирают пункты расположения измерительных электродов в проводящей среде 5.

В каждом пункте в проводящей среде 5 устанавливают совместно основной контактный электрод 1 (2) и дополнительный экранирующий электрод 6 (7), при необходимости, например, в подвижных средах, фиксируя относительное расположение в каждой паре основного и экранирующего электродов,. убеждаются в отсутствии непосредственного контакта между ними.

Определяют сопротивление растекания г между экранирующими электродами б и 7, сопротивление растекания гр между основными электродами 1 и 2, а также п-в и гг-7 и

выполнение соотношения (3).

Определяют по результатам п.З и значению частоты среза fB значение емкости электрического конденсатора 10, например, с использованием соотношения (7).

Соединяют экранирующие электроды 6 и 7 между собой при помощи электрического конденсатора 10 со значением емкости по п.4.

Измеряют разность потенциалов между основными электродами 1 и 2 и по результатам измерения судят о величине электрического поля в среде на частотах, лежащих ниже частоты среза fв фильтра нижних частот, образованного перед основными электродами 1 и 2 на сопротивление растекания дополнительных электродов б и 7 и емкости соединяющего их электрического конденсатора 10.

Формула изобретения

1. Способ измерения электрического поля в проводящих средах, при котором контактные электроды устанавливают в среде и по результатам измерения разности потенциалов между электродами судят о величине электрического поля в среде, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет подавления высокочастотных помех, дополнительно устанавливают в той же среде у каждого из контактных электродов экранирующий

электрод и соединяют при измерениях экранирующие электроды через электрический конденсатор.

2. Способ по п.1, о т л и ч а-ю щ и и с я тем, что дополнительно измеряют сопротивление г растекания между экранирующими электродами в проводящей среде, а емкость

С электрического конденсатора определяют исходя из соотношения

„ (1 + 4 rtVcV), где К - заданный коэффициент подавления помех на частотах, превышающих заданное значение частоты fe.

Использование: для измерения электрического поля при магнитотеллурических исследованиях и при режимных наблюдениях квазипостоянного электрического поля, например при наблюдении предвестников землетрясения. Сущность изобретения: контактные электроды, установленные в среде, экранируют дополнительными контактными электродами и соединяют экрани- рующие электроды между собой при помощи электрического конденсатора,- определяют сопротивление растекание между экранирующими электродами в проводящей среде и по результату определение и заданному значению частоты среза фильтра нижних частот, образованного сопротивлением растекания экранирующих электродов и емкостью конденсатора, выбирают значение емкости, обеспечивающее необходимое подавление составляющих с частотой, лежащей выше частоты среза фильтра. 1 з.п.ф- - лы, 1 ил.