Преобразователь электрическогопОля Советский патент 1981 года по МПК G01R29/12 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроиз мерительной технике, в частности, к устройствам для измерения напряженно ти электрического паля в проводящих средах. Известны устройства для измерения электрических полей в проводящих сре дах, содержащие электромагнитный пре образователь электрического поля, ПО мещенный в проводящую среду, к выходу которого подключены усилитель, выпрямитель и усилитель постоянного тока 11. Однако такие устройства обеспечивают лишь косвенное измерение напряженности электрического поля в проводящей среде, что ограничивает их точность. Известны также устройства, содержащие полый цилиндр из диэлектрического материала с размещенным на нем электромагнитным приемником электрического тока. Для измере.ния тока в известном устройстве используется электромагнитный приемник тока (магнитомодуляционный датчик) и для того чтобы перейти от измеренной величины тока к основному параметру (напряженности поля) необходимо знать электропровод ность среды. Для этого в известном устройстве пользуются калибровочными кривыми t.2. Однако значение электропроводности среды в море зависит от множества условий (глубины, течения, температуры, времени суток и т.д.), поэтому значение напряженности электрического поля в известном устройстве определяется весьма приблизительно. Таким образом, необходимость пересчета по калибровочным кривым измеренного тока в проводящей среде к величине напряженности электрического поля приводит к дополнительным погрешностям в результате измерения. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что.в преобразователь электрического поля, содержащий полый цилиндр из диэлектрического материала с размещенным на нем электромагнитным приемником электрического тока, введены по два компенсирунадих и измерительных электрода, усилитель, прерыватель и источник тока, причем компенсирующие электроды, разметценные по торцам по1ЛОГО цилиндра, подключены к выходу источника тока, вход которого через последовательно соединенные прерывай iQjib и усилитель соединен с выходом электро магнитного приемника электрического тока, а измерительные электроды расположеьы во внутренней поло ти цилиндра на определенном расстоянии друг от друга. На чертеже приведена структурная схема преобразователя электрического поля. Преобразователь электрического по ля содержит полый цилиндр 1 из диэле трического материала, расположенный на нем электромагнитный приемник 2 электрического тока, усилитель 3, пр рыватель 4, источник 5 тока и электроды - компенсирующие 6 и 7, расположенные по торцам полого цилиндра, и измерительные электроды 8 и 9, рас положенные во внутренней полости цилиндра на определенном расстоянии друг от друга, причем компенсирующие электроды б и 7 подключены к выходу источника 5 тока, вход которого через последовательно соедиЕ еыные прерыватель 4 и усилитель 3 ссед;инен с выходом электромагнитного приемника 2 электрического тока. Устройство работает следучо ним образом. При появлении электрического поля в проводящей среде возникает ток про водимости, величина которого через полый цилиндр 1 определяется выражениемinp E-ff- 3, составля ош.ая напряженности электрического поля, нормаль ная поперечно - у сечению цилиндра;S - площадь поперечного сечения , б - удельная проводимость среды Этот ток протекает через проем то роидального электромагнитного приемника 2 и индуцирует в его обмотке ЭДС, которая затем усиливается усили телем 3 и через прерыватель 4 поступ ет в цепь отрицательной обратной свя зи, содержащую источник 5 тока и ком пенсирующие электроды б и 7. Во вклю ченном состоянии прерывателя 4, цепь отрицательной обратной связи замкну та, и во внутренней полости цилиндра 1 протекает ток обратной связи icf, , направленный встречно току про водимости. При этсм напряжение на выходе из мерительных электродов 8 и 9, распо ложенных во внутренней полости цили ра на расстоянии t друг от друга, о ределяется суммарным током и имеет вид.

v. ---.e±.v,

(2)

где AV - разность собственных ЭДС измерительных электродов,65

Формула изобретения

Преобразователь электрического поля, содержащий полый цилиндр из диПри замкнутой отрицательной обратой связи, ток в цепи обратной свя- . и oпpeдeляeтck формулой 1пг .nP of -n-G-Koc-Ki где G чувствительность электромагнитного приемника по току/ KOC коэффициент усиления усилителя 3; К - коэффициент передачи источника 5 тока и компенсирующих электродов 6 и 7. Тогда с учетом (З), выршкение (2) феобразуется к виду V.MllMSlM ttuV-KAV. b-б Для случая глубокой отрицательной обратной связи величина G Ко(, т.е. ток во внутренней полости цилинда практически отсутствует, и с выхода измерительных электродов 8 и 9 снимается напряжение, пропорциональное разности собственных ЭДС иэмерительных электродов, В выключенном состоянии прерывателя 4, цепь отрицательной обратной связи разомкнута, через внутреннюю полость цилиндра 1 протекает ток проводимости п к напряжению на выходе измерительных электродов добавляется составляющая, пропорциональная напряженности электрического поля .Е и длине измерительной базы Е, U E-tiuV Таким образом, при периодической работе прерыватбшя 4 во внутренней полости диэлектрического цилиндра 1 происходит модуляция по полю, т.е. преобразование сигнала на входе измерительных электродов на несущей частоте срабатывания прерывателя. При измерении постоянного или медленно меняющегося электрического поля в качестве электромагнитного приемника используется тороидальный магнито-модуляционный датчик, при измерении переменного поля - индукционный датчик, в предлагаемом изобретении электромагнитный .приемник электрического тока, используется лишь в качестве нульиндикатора, а информация о величине поля снимается с измеритель.ных электродов непосредственно в единицах напряженности поля (независимо от электропроводности среды), что обеспечивает более высокую точность измерения напряженности электрического поля в проводящей среде.

электрического материала с размещенным на нем электромагнитным приемником электрического тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в него введены по два компенсирующих и измерительных электрода, усилитель, прерыватель и источник тока, причем компенсирующие электроды, размещенные по торцам полого цилиндра, подключены к выходу источника тока, вход которого через последовательно соединенные прерыватель и усилитель соединен с выходом электромагнитного приемника

электрического тока, а измерительные электроды расположены во внутренней полости цилиндра на определенном расстоянии друг от друга.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 349945, кл. G 01 R 1/00, 1970.