(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ
Изобретение относится к гидро- и геофизическим исследованиям, в частности исследованиям электрической составляющей напряженности электромагнитного поля в море.
Известно устройство для измерения электрического поля, основанное на измерении разности потенциалов в проводящей среде с помощью двух контактных неполяризующихся электродов, разнесенных на заданное расстояние друг от друга - базу измерения Cl3.
Однако это устройство имеет невысокую точность измерений.
Известно также устройство для электроразведки, содержащее два металлических электрода, соединенных через первичную обмотку измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние. В этом устройстйе с целью повышения чувствительности и избирательности измерений низкочастотных сигналов осуществляют компенсацию емкостной составляющей импеданса -двойного электрического слоя на поверхности раздела раствор - металл электродов. Изменением подмагниченности тороидального сердечника добиваются настройки входного контура, образованного
емкостью двойного слоя переходов раствор - металл, и индуктивностью обмотки трансформатора, в резонанс с на частоте исследуемого сигнала С2.
К недостаткам известного устройства следует отнести невозможность проведения исследований на постоянном токе и малую точность измерения в инфранизкочастотном диапазоне
10 вследствие недостаточной добротности входного контура и изменения емкости ДВОЙНОГО слоя переходов раствор - . мета.лл под воздействием приложенного извне сигнала электри15ческого поля.
Цель изобретения - повышение точности измерений постоянных и инфра;низкочастотных сигналов путем измерения изменений емкости двойного
20 слоя переходов раствор - металл.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для электроразведки, содержащее измерительный трансформатор и два метал25лических электрода, соединенных через первичную обмотку-измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние, дополнительно введены последовательно соединенные
30 источник переменного напряжения и электрод, причем источник переменно го напряжения подсоединен к средней точке первичной обмотки измерительного трансформатора. На чертеже представлена схема устройства. Устройство для электроразведки содержит металлические электроды 1 и 2 с малой поверхностью, разнесенные в проводящей среде на расстояни t друг от друга, металлический электрод 3 со значительно большей по сравнению с указанными электрода ми поверхностью, расположенный посередине между этими электродами измерительный трансформатор 4, первичная обмотка которого соединена с электродами и источником 5 переменного напряжения с малым выходным со ротивлением по постоянному току, включенным между средней точкой пер вичной обмотки трансформатора 4 и электродом 3. Каждый электрод представлен эквивалентной схемой, содер жащей соответственно сопротивления г -Гд и емкости . В исходном состоянии все три электрода замкнуты между собой по постоянному току и, следовательно, их собственные ЭДС -i j (скачок потенциала на переходе раствор - ме талл) равны друг другу. Величина этой разности потенциалов между раствором и металлом зависит как о природы металла, так и от состава раствора. Двойной электрический сло образующийся на переходе раствор талл, можно уподобить конденсатору одной из обкладок которого является заряженная поверхность металла, другой - прилегающий к этой поверх ности слой ионов. Емкость такого конденсатора С равна . , CD . а где Е - плотность заряда конденсат 4 - разность потенциалов между раствором и металлом. Из выражения (,1) следует, что в исходном состоянии емкости двойног слоя С и Сп электродов 1 и 2 с одинаковыми поверхностями равны друг другу. Через первичную обмотк трансформатора 4 протекают одинако вые токи от источника 5 переменног напряжения. Напряжение на вторично обмотке трансформатора отсутствует Если в проводящей среде существует, постоянное или инфранизкочастотное электрическое поле, то разности потенциалов U-t и UQ, пропорциональные напряженности поля Е и измерительной базе I, приложены к емкостям двойного слоя электродо 1 и 2, так как емкости С и С, мно го меньше емкости Cj, а сопротивления переходов г и темного боль сопротивления перехода г вследстие того, что пове хность электрода во много раз больше поверхности лектродов 1 и 2, Причем разности V .-Ч отенциалов приложены к емкостям С и С в про-тивоположных полярностях. При различных значениях приклаываемого к емкости перехода внешнего потенциала емкость двойного слоя изменяется в связи с изменением диэлектрической проницаемости и расстояния между обкладками конденсатора. Таким образом, емкости С и C,j изменяются в противоположном направлении пропорционально величине напряженности электрического поля. В этом случае токи, протекающие через половины первичной обмотки трансформатора, отличаются друг от друга, и во вторичной обмотке трансформатора появляется переменное напряжение с опорной частотой источника, модулированное по амплитуде сигналом, несущим информацию об .изменении емкости двойного слоя переходов раствор - металл, а вследствие линейности зависимости емкости двойного электрического слоя от внешнего потенциала на достаточно большом участке - пропорциональным напряженности электрического поля. При изменении направления вектора напряженности электрического поля на 180 полярность источников и и и меняется, следовательно, меняется фаза выходного напряжения измерительного трансформатора. Преимущество предлагаемого удтройства для электроразведки, использующего принцип двойного преобразования исследуемого сигнала (напряженность электрического поля разность потенциалов - изменение емкости переходов раствор - металл), заключается в простоте и низкой стоимости конструкции первичных преобразователей, возможности выполнения исследований в широком частотном диапазоне, включая постоянные сигналы, и достаточно высокой точности измерения. Металлические электроды всегда замкнуты по постоянному току и имеют равный собствен- „ ный потенциал относительно внешней среды, т.е. равную емкость двойного слоя. Медленное изменение собственной ЭДС электродов, возникающее вследствие изменения температуры и солености растворов, вызывает в этом случае одинаковое по величине и направлению изменение емкости, электродов, что при мостовой схеме измерения не вносит погрешности в результат измерения.
Формула изобретения Устройство для электроразведки, содержащее измерительный трансформатор и два металлических электрода, соединенных через первичную обмотку измерительного трансформатора и разнесенных на заданное расстояние, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений постоянных и инфранизкочастотных сигналов путем измерения емкости двойного слоя переходов раствор - металл, в него дополнительно введены последовательно соединенные источник переменного напряжения и электрод, причем источник переменного напряжения подсоединен к средней точке первичной обмотки измерительного трансформатора.
Источники информгщии, принятые во внимание при экспертизе
