Измеритель напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде

 

Изобретение относится к электроизмерениям . Цель изобретения - увеличение точности измерения. По приходу единичного сигнала от тактового г-ра 11 ключ 10 замыкает охранные кольца 5 и 6 ме;вду собой, .а запоылнающий блок 8 переходит в режим запоминания информации. Напряжение, полученное с электродов 1 и 2, встав-- ленных в гидроканал 3 с диэлектрической перегородкой 4, усиливается усилителем 7. Его сигнал, равньй аддитивной погрешности всего тракта, запоминается в блоке 8 и постуттает в блок вычитания 9. на вькоде которого сигнал равен нулю. По приходу нулевого сигнала от г-ра 11 ключ Ю размыкает кольца 5 и 6, а запоминающий блок 8 запирается. На егс выходе остается напряжение, запомненное в единичном такте. Теперь на выходе усилителя 7 имеется сумма полезного сигнала и аддитивной погрешности, а на выходе запоминающего блока 8 только аддитивная погрешность. После вычитания этих сигналов на выходе блока вычитания 9 имеется только полезньй сигнал. 2 ил. да .ЛШЯК NUE.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 29 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4230295/24-09 (22) 15.04.87 (46) 07.12.88 Бюл. Р 45 (71) Опытный завод Физико-механического института AH УССР (72) В.E.Êîðåïàíoâ (53) 621.3 17.328(088.8) (56) Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Изме-, рение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах.—

М.: Энергоатомиздат, 1985,с.256.

Авторское свидетельство СССР

У 1173351, кл. G 01 R 29/12, 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ЖИДКОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ

СРЕДЕ (57) Изобретение относится к электро— измерениям. Цель изобретения — увеличение точности измерения. По приходу единичного сигнала от тактового

, г-ра 11 ключ 10 замыкает охранные

„Л0„„1442942 А 1 кольца 5 и б между собой, .а зы-ом:1— нающий блок 8 переходит в режим 3.=е.-поминания информации. На .-.ряжекие, полученное с электродов 1 и 2, гста1-ленных в гидрокакал 3 с дизг-:.":ñòðè÷àñкой перегородкой 4, усиливается усилителем 7. его с-тнал, равный аддитивной погрешности всего тракта, запоминается в блоке 8 и поступае". в блок вычитания 9. на выходе которого сигнал равен нулю. По приходу нулевого сигнала от г-ра 11 ключ 10 размыкает кольца 5 и 6, а запами: ающий блок 8 запирается. На ег:: выходе остается напряжение, запомненное в единичном такте. Теперь ка выходе усилителя 7 имеется сумма полезного сигнала и аддитивной погрешности, а на выходе запоминающего блока 8 только аддитивная погрешность. После вычитания этих сигналов на выходе блока вычитания 9 имеется только полезный сигнал. 2 ил.

1442942

Изобрс генис с и оситсл к области геофизических исследований и предназначено для измерения напряженности электрического поля в жидкой про5 водящей среде, в частности в морской воде.

Цель изобретения — увеличение точности. . На фиг.1 приведена структурная 10 электрическая схема измерителя напряженности электрического поля в жидкой проводящей среде; на фиг.2 эквивалентная схема измерений.

Измеритель напряженности электри- 15 ческого поля в жидкой проводя1цей среде содержит элекгроды 1 и 2, вставленные в гидроканал 3 с диэлектрической перегородкой 4, На расстоянии, не меньшем внутреннего диаметра d гидроканала от электродов

1 и 2, расположены охранные кольца

5 и 6. Электроды 1 и 2 присоединены к входам дифференциального усилителя 7, выход которого соединен с вхо-25 дами запоминающего блока 8 и блока 9 вычитания, охранные кольца 5 и б соединены с коммутируемыми входами ключа 10, управляющий вход ключа 1.0 и второй вход запоминающего блока 8 сое30 динены с выходом генератора 11 тактовых импульсов. Выход 12 блока 9 вычитания является выходом всей схемы.

Фиг,2 служит для пояснения принципа действия и полезного эффекта изобретения. На ней введены следующие обозначения: (ц — < ) и R; — величина и внутреннее сопротивление источника сигнала, R 0,,,R <- сопротивле— ние растекания охранных колец 5 и 6 и участков воды между ними и электродами 1 и 2 соответственно; R>„,Rg сопротивления растекания электродов 1 и 2, ч и, „- собственные по.тенциалы электродов 1 и 2 R > входное сопротивление усилителя 7;

К вЂ” ключ 10, R,, R, (пунктиром) сопротивления плеч гидроканала 3.

Измеритель работает следующим образом.

Тактовый генератор 11 осуществляет переключение режимов работы, выдавая в требуемой очередности на своем выходе, например, нули и единицы.

По приходу единичного сигнала ключ 10

55 замыкает охранные кольца 5 и 6 между собой, а запоминающий блок 8 переходит в режим запоминания информации.

Прн этом напряжение на входе усилителя 7 опреденяется соотношением:

П = И(сг,- V,)+(4„-ч„), (1) где

Rо1 + R0f

И вЂ” -- — — — -- (2)

Здесь имеется возможность регулировать коэффициент N а следовательно, и погрешность компенсации, изменяя соотношения геометрических размеров гидроканалов и, следовательно, величину R„. Используя выражение (2) и известные формулы для сопротивления растекания электрода и сопротивления гидроканала с заданными длиной и диаметром d получаем простую связь

d/L 4N .

Например, для погрешности И=0,01 получаем L ъ, 25d, что вполне реализуемо на практике.

Полученное таким образом с требуемой точностью напряжение на входе усилителя 7 усиливается им в требуемое число раз и поступает на вход запоминающего блока 8, который в этом режиме запоминает сигнал с выхода усилителя 7, равный аддитивной погрешности всего тракта (т.е. включая и дрейф нуля усилителя 7), и передает его со своего выхода на второй вход блока 9 вычитания. На первый вход этого же блока 9 поступает тот же выходной сигнал усилителя 7, в результате чего в этом режиме работы сигнал на выходе 12 блока 9 вычитания равен нулю.

По приходу нулевого сигнала с выхода тактового генератора 11 ключ 10 размыкает охранные кольца 5 и 6. Одновременно нулевой сигнал запирает запоминающий блок 8 и на его выходе остается напряжение, запомненное в единичном такте. Теперь на выходе усилителя 7 имеется напряжение, состоящее иэ суммы полезного сигнала и аддитивной погрешности, а на выходе запоминающего блока 8 только сигнал той же аддитивной погрешности. В результате на выходе 12 блока 9 вычитания в этом режиме будет только полезный сигнал.

Для описанной конструкции измерителя важным является вопрос о месте расположения охранных колец внутри гидроканала. Длина отсчитывания от

1442942 наружного края охранного кольца, поэтому для сокращения требуемой дли ны 1 желательно помещать охранные кольца 5 и 6 поближе к электродам

1 и 2. С другой стороны для эффективного экранирования электродов от внешнего поля с помощью проводящих пластин с отверстием, которыми и являются фактически охранные кольца, необходимо, чтобы расстояние до электрода было не меньше диаметра отверстия. Последнее требование и определяет место расположения охранного кольца внутри гидроканала.

Еще одним требованием, также достаточно легко выполнимым на практике, является многократное превышение величины входного сопротивления усилителя R над суммой сопротивления

Кзэ Rки R;: КР2 (К + Кс) + R;

Или„ с учетом К „ яК, R ., получаем

R » 2RÄ. Так, для гидроканала длиной 2 м и диаметром 1 см получаем

К„"13 кОм и достижение Ry» 26 кОм вполне реально. а/ь 4и, — допустимая относительная погрешность измерения.

Измеритель напряженности злектри- у> ческого поля в жидкой проводящей сре- где N де, содержащий два электрода, присоединенные к входам дифференциального усилителя, выход которого соединен с первыми входами запоминающего блока и блока вычитания, а второй вход блока вычитания подключен к выходу запоминающего блока, генератор тактовых импульсов, выход которого подсоединен к второму входу запоминающего блока и к.управляющему входу ключа, два охранных ключа, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности, введен гидроканал, выполненный из диэлектрика в виде прямолинейной трубы, разделенной на две равные части поперечной диэлектрической перегородкой, а электроды расположены в гидроканале симметрично относительно диэлектри2б ческой перегородки, K33Kgoe охранное кольцо подключено к первому и второму выходам ключа и расположено внутри гидроканала между электродом и открытым концом гидроканала на рас25 стоянии от данного электрода, не меньшем внутреннего диаметра гидроканала, а внутренний диаметр Й и

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я длина L гидроканала связаны соотношением