Неполяризующийся электрод Советский патент 1980 года по МПК G01V3/04 G01N27/30 

Изобретение относится к технической физике и может применяться в гео электроразведке при измерениях разности потенциалов естественных и иску ственно создаваемых медленно меняющихся или постоянных электрических полей, а также при исследовании материалов с помощью электрохимических средств. Известно устройство для измерения постоянных и медленно изменяющихся полей, содержащее пористый сосуд, заполненный электролитом, в который погружен металлический электрод Г1. Недостатком этого устройства является то, что он имеет низкую стабильность потенциала из-за изменения концентрации электролита через пористый сосуд в почву. Опыт показывает, что при изменении концентраций электролита на 10% потенциал электро да изменяется примерно на 1 мВ. Указанный недостаток устраняется в другом известном устройстве. Это устройство содержит корпус из изоляционного материала, заполненный электролитом, нижняя концевая часть которого снабжена пористой перегородкой, а в верхней концевой час ги размещен металлический электрод, контактирующий с электролитом. Два таких электрода, размещенных в почве на расстоянии 20-30 м и более, позволяют проводить измерения постоянных и медленно изменяющихся электрических полей С2 . Недостатком известного устройства является то, что в нем невозможно учесть собственную разность потенциалов электродов, которая не сохраняется постоянной во времени из-за различных дестабилизирующих факторов, Невозможно с высокой точностью обёс- печить постоянство концентрации электролита в полевых условиях, а также постоянство температуры электролита, что приводит к снижению точности измерений постоянных и медленно меняющихся внешних электрических полей. Цель изобретения - устранение этого недостатка и повышение точности измерений постоянных и медленно меняющихся внешних электрических полей путем учета собственной разности потенциалов измерительных электродов. Для достижения этой цели неполяризующийся электрод, содержащий корпус из изоляционного материала,заполненный электролитом, нижняя концевая часть которого снабжена пористой перегородкой, а в верхней части размещен металлический электрод, контактирующий с электролитом, снабжен дополнительным меташлическим рлектродом, размещенным в верхней концевой части корпуса из изоляционного материала. конструктивное выполнение устройства позволяет в процессе проведения измерений в нужный момент соединить дополнительные металлически электроды обеих измерительных электро дов, расположенных в точках измерений обеспечить примерно равный, внешний, по электролита одного и другого изме)рительного электрода и измерить собс:твенную разность потенциалов основных металлических электродов двух измерительных неполяризующихся электродов . Смутность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема измерения в.нешних постоянных или медленно меняющихся электрических полей а также один из вариантов выполнения эле |трода. 1|стройство содержит два идентичных (измерительных неполяризующихся элейтрода, каждый из которых состоит из ijcopnyca 1, выполненного из изоляциойного материала, заполненного электролитом 2, нижняя концевая часть 3 которого снабжена пористой перегородкой 4, а в верхней концевой части 5 размещены основной б и дополнитель ный: 7 металлические электроды. Основ ные; электроды соединены с милливольтметром 8, а дополнительные соединены межйу собой Лроводом 9 через выключа тель 10 о В одном из вариантов устрой ства электрод снабжен электроиаолиру ющии клапаном 11 и устройством 12 управления этим клапаном . Устройство работает следующим образом. В заданных точках земной поверхности, между которыми требуется изме рить разность потенциалов, создаваемых внешним током j , протекающим .через землю, устанавливают два тйепо ляризующихся электрода предложенной конструкции. Нижняя концевая часть 3 корпуса 1 с пористой перегородкой 4 закапывается в землю на небольшую глу бину. Электролит 2 (например, медный куторос) через пористую перегородку контактирует с землей, поэтому потен ци электролита 2 соответствует потенциалу внешнего поля в точке распо ложения электрода. Корпус 1 выполнен в виде длинной трубки из изоляционного материала, поэтому верхняя концевая часть 5 корпуса с основным 6 и дополнительным 7 электродами удале на, на значительное расстояние от перегородки 4 и помещена в термозащище ный блок, благодаря чему достигается увеличение стабильности собственной разности потенциалов измерительных электродов. Так как электролит 2 имеет высокую проводимость милливольтметр 8 высокое входное сопротивление, то потенциал основных электродов 6 отличается от потенциала точек измерения только на величину собственного потенциала (скачка потенциала ) электрода. Так как теплопроводность электролита достаточно высока, а температура точек.поверхности земли, в которых расположены измерительные электроды, отличаются на 20°С и более, то собственный потенциалчэлектродов 6 со временем изменяется.Кроме того, при изменении концентрации электролита 2 у пористой перегородки 4, за счет диффузии ионов в электролите 2 изменяется концентрация электролита вблизи электродов б, что также приводит к изменению собственного потенциала электрода 6 во времени. Определить величину собственной разности потенциалов электродов б двух измерительных электродов в известных устройствах не имеется возможности, так как она является неизвестной величиной и существует одновременно с другой неизвестной величиной - разностью потенциалов внешнего поля, являющуюся предметом полевых измерений. Это приводит к низкой точности полевых измерений. В данном устройстве цля повышения точности измерений имеется дополнительный электрод 7, позволяющий учесть собственную разность потенциалов электродов 6. Электрод 7 помещен в разветвлении верхней концевой части 5. Для учета собственной разности потенциалов электродов 6 дополнительные электроды 7 двух измерительных электродов соединяются проводом 9 через выключатель 10. Когда выключатель 10 замкнут, потенциал электролита 2 в обеих измерительных электродах становится одинаковым, а измеряемое милливольтметром 8 напряжение равно собственной разности потенциалов электродов 6. Вычтя этот замер из результатов первого замера, получается искомая разность потенцисшов внешнего поля.Так как электрод 7 находится на некотором расстоянии от электрода 6, то целесообразно повторить измерения, подключив к милливольтметру В электроды 7 и замкнув через выключатель 10 электроды 6. Совместно обрабатывая результаты измерений, можно точнее определить собственную разность потенциалов измерительных электродов. В этом случае вместо разветвления, в которые помещены электроды 6 и 7, можно использовать две самостоятельные трубки, одни концевые части которых помещены в электролит, а во вторые концевые части помещены электроды 6 и 7. Высокая-- ТОЧНОСТЬ определения собственной разности потенциалов обеспечивается в том случае если концевая часть 5 содержит электроизолирующий клапан 11 и устройство 12 управления клапаном. В этом случае вначале проводятся обычные измерения при открытом клапане 11 в обеих измерительных электродах.За-тем по команде с помощью устройства 12 управления клапан 11 перекрывает концевую часть 5 в обеих измерительных электродах. Электроды 7 соединяются через выключатель 10, по этому потенциалу электролита в обеих электродах оказывается одинаковым, а милливольтметром 8 измеряется собственная разность потенциалов электродов 6. . Так как концевая часть 5 электродов перекрыта, то внешнее поле не оказывает влияние на результаты изме рений, в цепи электродов 6 и 7 ток не протекает, что обеспечивает повыш ние точности определения собственной разности потенциалов электродов б и 7 и и точности измерения разности потенциалов внешних электрических полей. Формула изобретения Неполяризующийся электрод, содержащий корпус из изоляционного материа- ла, заполненный электролитом, ;нижняя концевая часть которого снабжена пористой перегородкой, а в верхней концевой ча.сти размещен металлический электрод, контактирующий с электрй7 . литом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен дополнительным металлическим электродом, размещенным в верхней концевой части корпуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 516010, кл. G 01 V 3/18, 1976. 2.Штабе К. Основы техники измерений РН Химия, 1962, с.230-233 (прототип).