СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Советский патент 1967 года по МПК G01V3/06 

Известны способы намерений электрического НОЛЯ при электрической разведке полезных ископаемых, иснользуюнхие в качестве датчиков ПОЛЯ емкостные зонды, размещаемые вблизи новер.хности землн.

Предложенный снособ отличается от известных тем. что осуш,еетвляют неносредственный контакт проводящей среды с внегнней поверхностью ИЗОЛЯЦИОННОГО покрытия зонда.

Это ПОЗВОЛИТ повысить точность измереннй и расширить частотный днаназон в область инфранизких частот. Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Для измерения потенциала в некоторой точке среды (или разности поте1щиалов в двух точках) используется проводник, на поверхпость которого слой нзоляционного покрытня (емкостной зонд). Если в проводящей среде расположепы два емкостиых зонда, разнесенные между собой на некоторое расстояние / и подключенные к входу измерительного прибора со входпым сопротивлением R и входной емкостью С , то при воз1н-1кновенин в среДе электрического поля напряженностью /f зондами в первоначальный момеит времени устанавливается разность нотенциалов

щнй момент времени разность потенцналов между ними составит U (i)U(,, где Q -

заряд, ноявляющнйся на зондах; С - емкость системы из двух зондов, представляющая собой емкость двух последовательно включенных конденсаторов, обкладками которых являются поверхности нроводянгнх тел и среды, разделенные диэлектрической прокладкой толн1, ст.

Величина емкости С определяется, таким образом, нлощадью смоченной поверхности зонда, а также толщиной а и диэлектрической нроницаемостью покрытия е.

Сонротивленне R утечки между зондами также зависит от толщины изоляционного покрытия. Входное сопротивление прибора берется много меньщим сонротивления утечки, например

/,, 0,01/,.(.1)

В таком случае сонротнвлением R можно пренебречь и считать внутреннее сопротивление датчика чисто емкостным.

Выражение для входного напряжения при иоздействш на емкостные зонды скачка постоянного ПОЛЯ нмеет вид Таким образом, напряжение па Входе измерительного устройства с течением времени уменьшается от максимального значения но ь-ксноненциальному закону, т.. е. измерять постоянное ноле с иомондью неиодвижных емкостных зондов в течение длительного времеш Г1ельзя. При номеи1енин зондов в ноле измерения можно производить лишь в течение времеин, онределяемого допустимой погрешностью. Однако этот иедостаток можно исключить периодическим перемещением зо-ндов в измеряемом поле (вращением или возвратно-поступательным движением). При воздействии на емкостные зонды разности потенцналов, изменяющейся по гармоническому закону, амплитуда входного напряжения определяется выражением L DV - с / I I + (.Р где (о 2л/, /--частота сигнала. Постоянная времени входной цепн т в обоих случаях (2), (3) существенно влияет на величину входного напряжения. При условии (1) величина т однозначно определяется электрическими параметрами материала изоляционного покрытия зонда. Исходя из (1), при т 0,01 RiCi, т. е. т определяется произведением сопротивления утечки зондов на их емкость. По известной аналогии между емкостью и сопротивлением для заданной геометрической конфигурации электродов , где р и к-удельное Объемное сопротивление и Д11;)лектричеокая нроинцаемость покрытия. Отсюда ,01 о 8 0,01 т , где TM -иостояииая времени релаксации зарядов в материале. Пз существующих изоляцлоииых материалов наибольшей постоянной гфемени обладают полиэтилен, фторонласт, полистирол. Для этих материалов Тмя;2-10. Отсюда максимальная величина постоянной времени входной цени ири условии(1) составляет 200 сек. Согласно формуле (3), при таком т нижний предел частоты, начниая с которого амплитуда входного сигнала становится практически частотно-независимой, имеет порядок 0,001 гц. Верхний предел частоты при этом неограничен. Предложенный способ измерений мо}кет найти применение в геофизических методах разведки в земле и океане, нри измерении скорости морских течений электромагиитиыми методами, исследовании распределения тока в электролизерах и т. д. Предмет изобретения Снособ измере 1ия переменного электрического ПОЛЯ в проводящей среде с помощью емкостных зондов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона в область инфранизких частот, осуществляют непосредственный контакт проводящей среды с внешней поверхностью изоляционного покрытия зонда.