Способ измерения электрического поля в проводящих средах

 

Использование: для измерения электрического поля при магнитотеллурических исследованиях и при режимных наблюдениях квазипостоянного электрического поля, например при наблюдении предвестников землетрясения. Сущность изобретения: контактные электроды, установленные в среде, экранируют дополнительными контактными электродами и соединяют экранирующие электроды между собой при помощи электрического конденсатора,- определяют сопротивление растекание между экранирующими электродами в проводящей среде и по результату определение и заданному значению частоты среза фильтра нижних частот, образованного сопротивлением растекания экранирующих электродов и емкостью конденсатора, выбирают значение емкости, обеспечивающее необходимое подавление составляющих с частотой, лежащей выше частоты среза фильтра. 1 з.п.ф- - лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! 1) (я)5 G 01 V 3/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ

В (21) 4936402/25 (22) 17.05.91 (46) 07.04.93, Бюл.М 13

P1) Институт физики Земли им.О.Ю.Шмидта (72) В.M.Áîãîðoäñêèé, M.M,Áîãîðîäñêèé, Е.Ф.Зимин и Е.Б.Чирков (56) Зимин Е.Ф„Кочанов Э,С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. — M,, Энергоатомиздат, 1985, с.59.

Электроразведка: Справочник геофизика. В двух книгах/Под ред. В, К.Хмелевского и В.M.Áoíäàðåíêo, Книга первая. — M.: Недра, 1989, с.242.

Бобровников Л,З., Орлов Л.И., Попов

В.А. Полевая электроразведочная аппаратура. Справочник, — M,: Недра, 1986, с.155156, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПРОВОДЯЩИХ СРЕДАХ

Изобретение относится к области электроразведки, в частности к способам измерения электрического поля при магнитотеллурических исследованиях и при режимных наблюдениях квазипостоянного электрического поля, например, с целью наблюдения предвестников землетрясения.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана принципиальная схема осуществления предлагаемого способа, Как показано на чертеже, контактные электроды 1 и 2, имеющие выводы 3 и 4, (57) Использование: для измерения электрического поля при магнитотеллурических исследованиях и при режимных наблюдениях квазипостоянного электрического поля, например при наблюдении предвестников землетрясения. Сущность изобретения: контактные электроды, установленные в среде, экранируют дополнительными контактными электродами и соединяют экранирующие электроды между собой при помощи электрического конденсатора; определяют сопротивление растекание между экранирующими . электродами в проводящей среде и по результату определенил и заданному значению частоты среза фильтра нижних частот, образованного сопротивлением растекания экранирующих электродов и емкостью конденсатора, выбирают значение емкости, обеспечивающее необходимое подавление составляющих с частотой, лежащей выше частоты среза фильтра. 1 з.п.флы, 1 ил. установлены в проводящей среде 5, например в грунте, и экранированы дополнительными электродами 6 и 7, имеющими выводы

8 и 9 и расположенными в той же среде 5, при этом экранирующие электроды 6 и 7 выполнены несплошными, например в виде сетки, открытого цилиндра или кольца, и электрическое соединение основных контактных электродов 1 и 2 через среду 5 сохранено. Выводы 8 и 9 соединены через электрический конденсатор 10.

При этом сопротивление растекания г, между дополнительными электродами 6 и 7

1807437 в проводящей среде 5 складывается из сопротивлений растекания г6, г7 каждого из них: г = г6+ г7, (1) сопротивление растекания между основными электродами 1 и 2 увеличено на значения сопротивлений растекания r1-6, r2-7 между основными 1, 2 и дополнительными 6, 7 экранирующими электродами: гр = г+ г1-6+ r2-7 (2) и выполняется соотношение гн» гр > г, (3)

ГДЕ Гн = (Гвх + r1-6 + Г2-7)- СОПРОТИВЛЕНИЕ нагрузки; гsx — входное сопротивление усилителя.

Рассмотрим работу фильтра нижних частот, образованного сопротивлением растекания r между дополнительными электродами 6, 7 и емкостью С конденсатора 10.

Для коэффициента передачи К, связывающего входное напряжение 0» с выходными

Uwx, на круговой частоте в имеем с учетом сопротивления нагрузки гн.

К = гнl(гн + г+ ) в С гн г). (4) Ввиду (3) для квадратного модуля коэффициента передачи имеем:! К!2=(1+ аРС2 „2)-1 откуда для частоты среза fa фильтра нижних частот по заданному уровню, например -3 дБ, имеем

С = (2 л r fg) ", (7) i обеспечивает необходимое подавление составляющих с частотой, лежащей выше частоты среза fs.

Экранирование основных контактных электродов 1 и 2 дополнительными электродами 6 и 7 и соединение дополнительных электродов 6 и 7 между собой при помощи конденсатора 10 образует перед основными электродами 1 и 2 фильтр нижних частот на сопротивлении растекания дополнительных электродов 6 и 7 и емкости конденсатора 10, что снижает высокочастотную помеху, поступающую на основные электроды, увеличивает стабильность их собственных потенциалов, повышая тем самым точность измерений.

1в = (Оъ/2 zi) = (2 z r C) . (6)

Значение электрической емкости С кон. денсатора 10, выбранное в соответствии со значениями частоты среза fs и сопротивления растекания r дополнительных электродов 6,7;

Операция определения сопротивления растекания между экранирующими электродами 6 и 7 позволяет по результату определения и заданному значению частоты среза упомянутого фильтра нижних частот провести операцию выбора значения емкости соединяющего дополнительные электроды конденсатора 10, обеспечивающую необходимое подавление составляющих в задан"0 ной полосе частот, лежащей выше частоты среза фильтра, что увеличивает точность измерений в заданной полосе пропускания.

Способ реализуют следующим образом:

Исходя из цели измерения, выбирают

"5 пунктй расположения измерительных электродов в проводящей среде 5.

В каждом пункте в проводящей среде

5 устанавливают совместно основной контактный электрод 1 (2) и дополнительный

20 экранирующий электрод 6 (7), при необходимости, например, в подвижных средах, фиксируя относительное расположение в каждой паре основного и экранирующего электродов, убеждаются в отсутствии не25 посредственного контакта между ними, Определяют сопротивление растекания

r между экранирующими электродами 6 и 7, сопротивление растекания rp между основными электродами 1 и 2, а также r1-6 и г2-7 и

30 выполнение соотношения (3).

Определяют по результатам п.З и значению частоты среза f> значение емкости электрического конденсатора 10, например. с использованием соотношения (7).

35 Соедийяют экранирующие электроды 6 и 7 между собой при помощи электрического конденсатора 10 со значением емкости по п.4.

Измеряют разность потенциалов между

40 основными электродами 1 и 2 и по результатам измерения судят о величине электрического поля в среде на частотах, лежащих ниже частоты среза f> фильтра нижних частот, образованного перед основными элект45 родами 1 и 2 на сопротивление растекания дополнительных электродов 6 и 7 и емкости соединяющего их электрического конденсатора 10.

Формула изобретения

50 1. Способ измерения электрического поля в проводящих средах, при котором контактные электроды устанавливают в среде и по результатам измерения разности потенциалов между электродами судят о ве55 личине электрического поля в среде, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет подавления высокочастотных помех, дополнительно устаФ навливают в той же среде у каждого из контактных электродов экранирующий

1807437

С электрическогО конденсатора определяют исходя из соотношения

Составитель М, богородский

Техред М,Моргентал . Корректор Л. Филь

Редактор Т. Федотов

Заказ 1378 Тираж, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 электрод и соединяют при измерениях экранирующие электроды через электрический конденсатор.

2. Способ по п1, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что дополнительно измеряют сопротивление r растекания между экранирующими электродами в проводящей среде, а емкость

К I г = (1 + 4 дг г С-ггг1 где К вЂ” заданный коэффициент подавления помех на частотах, превышающих заданное значение частоты fs.