Генератор электромагнитного излучения Советский патент 1993 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к генераторам электромагнитных излучений (ЭМИ) и может использоваться для магниторазведки полезных ископаемых.

Цель изобретения - увеличение мощности и частоты электромагнитного излучения.

Разделение рамки с конденсаторами на несколько параллельных секций позволяет уменьшить в п раз индуктивность каждой секции, например, с Lp 1,7 мкГн до LC 0,28 мкГн при п 6 и диаметре рамки 0,5 м. Соответственно в /гГрзз возрастают

} . частота зарядного тока fc -, и

2 7t V LC Сс

амплитуда тока с Uc V Сс где Сс - емU

кость одной секции рамки; Uc - напряжение в секции рамки.

В свою очередь увеличение амплитуды и частоты разрядного тока способствует увеличению сопротивления излучения рамки Низл. 31200 52/Л в п2 36 раз и

МОЩНОСТИ ИЗЛучеНИЯ Риал. 1С2 Кизл 8

п3 216 раз, где S тса2 - площадь рамки,- А 3 10 м/с /f - длина волны разрядного тока.

Кроме того, увеличение в п 6 раз плотности тока в короткозамыкателе, происходящее вследствие суммирования токов отдельных секций, способствует снижению сопротивления искры в короткозамыкателе и увеличению длительности электромагнитного излучения.

Радиальное расположение конденсаторов позволяет разбивать рамку на большее число параллельных секций, чем при периферийном расположении конденсаторов (радиус круга больше отрезка дуги, при количестве секций п 6) и использовать большее количество конденсаторов в каждой секции. Тем самым можно увеличить напряжение и ток в каждой секции и, соответст(Л

С

ы о

4

ю ь.

венно, мощность, электромагнитного излучения.

Известна рамочная антенна лист клевера, в которой увеличение частоты и со- противления излучения достигнуто приемом, аналогичным предлагаемому-делением рамки на несколько секций и соединением начал секций с внутренним проводником коаксиала и концов секций -с наружным проводником коаксиала

Однако увеличения тока в Vn - 2,5-3 раза в каждой секции рамочной антенны лист клевера при подключении ее к передатчику не происходит, наоборот, в соответствии с 1-м законом Кирхгофа наблюдается лишь снижение напряжения на входе антенны и тока в каждой секции антенны, . Известно последовательное соединение емкостных элементов с излучающими элементами и их расположение равномерно по кольцу. Однако в данном устройстве, в отличие от предлагаемого генератора, излучающие/элементы представляют из себя фрагменты второго дополнительного проводящего кольца длиной 0,112 l каждый, параллельные основному проз-одящему кольцу. Основное проводящее кольцо соединено с оплетками передающих кабелей. Излучающие элементы соединены с жилами коаксиальных передающих кабелей. Коаксиальные передающие кабели подключены параллельно к делителю мощности. Соответственно к каждому излучающему элементу подходит только часть энергии от передатчика.

Таким образом, отличительные признаки предлагаемого устройства обеспечивают, кроме больших частоты и сопротивления излучения, дополнительный положительный эффект в виде увеличения в Vn раз тока в рамке и увеличения в п раз мощности излучения,На фиг.1 и 2 показаны варианты схем- но-конструктивного выполнения предлагаемого генератора ЭМИ (с расположением конденсаторов по периферии и по радиусам круга).

Предлагаемый генератор ЗМИ содержит высоковольтный источник постоянного тока 1 и зарядное активно-индуктивное сопротивление 2, секционированный емкостный накопитель 3.и короткозамыка- тель4.

Высоковольтный источник постоянного тока 1, зарядное активно-индуктивное сопротивление 2 и емкостный накопитель 3 соединены последовательно. Короткозамь - катель А подключен параллельно емкостному накопителю 3.

Высоковольтный источник постоянного тока 1 представляет собой выпрямительную установку типа УВ-50-50 со стабилизированными выходными напряжением Ui до 50 кВ и током I j до 50 мА (по 5-10 мА на каждую секцию генератора).

Зарядное сопротивление выполнено из высокоомных резисторов марки КЭВ величиной R2 0,6-1 МОм. Зарядная индуктивность представляет собой отрезок коаксиального кабеля РК 50-11-13 длиной 100 ми индуктивностью LZ 30 мкГн. Зарядные сопротивление и индуктивность служат для ограничения тока во вторичной обмотке высоковольтного трансформатора установки УВ-50-50 при зарядке конденсаторов и, особенно, при коротком замыкании емкостного накопителя.

Емкостный накопитель 3 (конденсаторы и соединительные шины)расположен в плоскости круга и разделен на п-параллельных секций. Начали секций емкостного накопителя 3 соединены с жилой зарядного кабеля, а концы секций с оплеткой зарядного кабе1 ля, При этом конденсаторы расположены на периферии круга (если число секций п 6, см. фиг. 1) или.на радиусах круга (если число секций п 6, см. фиг.2). Зарядный кабель в обоих случаях расположен вдоль оси круга. Марка конденсаторов КВИ-3 или К.П-4. Числе конденсаторов в каждом секции m 6, емкость отдельного конденсатора 220 пФ, пробивное напряжение 16-45 кВ.

Работает предлагаемый генератор ЭМИ 5 следующим образом, Вначале от высоковольтного источника постоянного тока 1 конденсаторы 3 каждой секции одновременно заряжаются до напряжения Ui Uc 50 к.В. З.атем срабатывает короткозамыкзтель 4 и его штырь замыкает секции накопителя самих на себя,

В каждой секции емкостного накопителя (генератора) появляется ток разряда амплитудой ic Uс VCc/Lc и частотой ОУ /-/Ц/Се , где Lc и Сс - индуктивность и емкость отдельной секции генератора ЭМИ. Протекающий по периферийным участкам (токи в радиальных проводниках направлены противоположно и их электромагнитные 0 поля взаимно нейтрализуются) секций ток 1С излучает электромагнитное поле, напряженности которого в дальней волновой зоне выражаются, уравнениями

0

5

0

5

0

0

5

ic k a

с

ci,9

Jkr

sin tf-

He -Ev /VJMa/

-Еч/377.

где а - радиус круга; k о)/с - волновое число; с - скорость света; в - угол между плоскостью круга и направлением в точку наблюдения; г- расстояние от центра круга до точки наблюдения.

Эксперименты, проведенные авторами на модели предлагаемого генератора ЭМИ (см. фиг.З и 4), показали, что в шестисекци- онной рамке диаметром 0,5 м при зарядном напряжении Uc 100 кВ и емкости секции Сс - 220/6 36,66 пФ возможно получение разрядного тока амплитудой с 800. А и частотой f 50 МГц. Сопротивление излучения и мощность излучения при этом составляют Низл 31200(я a2f2/c2)2 0.936 Ом и

Ризл Ризл 1с2 60 кВт.

По сравнению с прототипом предлагаемый n-секционный генератор ЭМИ имеет- следующие преимущества:

-большие в Vn 2-4 раза амплитуду и. частоту тока;

-большее в п 16-256 раз сопротивление излучения;

- большую в п 64-4096 раз мощность излучения.

Форм у.л а изобретения

1.Генератор электромагнитного излу- чения, содержащий последовательно соединенные высоковольтный источник посто.янного тока, зарядное активно-индуктивное сопротивление и секционированный емкостный накопитель, а также короткоза0 мыкатель, подключенный параллельно емкостному накопителю, при этом зарядная индуктивность образована коаксиальным кабелем, короткозамыкатель подключен между жилой и оплеткой зарядного кабеля.

5 а секции емкостного накопителя размещены равномерно по кругу, отличающий- с я тем, что, с целью.увеличения мощности и частоты электромагнитного излучения, секции емкостного накопителя соединены

0 параллельно и подключены к зарядному кабелю в центре круга.

2.Генератор по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что секции емкостного накопителя размещены по радиусам круга.

Применение: генератор относится к устройствам для получения мощных электромагнитных полей и может использоваться для магниторазведки полезных ископаемых. Сущность изобретения: генератор содержит последовательно соединенные высоковольтный источник постоянного тока, зарядное активно-индуктивное сопротивление и секционированный емкостный накопитель, параллельно которому подключен короткозамыкатель. Секции емкостного накопителя размещены равномерно по кругу, соединены параллельно и подключены к зарядному кабелю в центре круга. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг .2