Пристрій для вимірювання електричного поля в електроліті

Реферат: Пристрій для вимірювання електричного поля в електроліті містить дві діелектричні труби, відкриті кінці яких виведені у водне середовище і заповнені водою, а закриті кінці розміщені один напроти одного і мають вікна з гідроканалами, в яких розміщені контактні електроди. При цьому поверхні закритих кінців діелектричних труб розділені вузькою щілиною, у якій розміщена діелектрична перепона, що має два робочі стани (закритий та відкритий), і з обох сторін якої є однакові зазори. Вікна розміщені симетрично відносно центра закритих кінців діелектричних труб, діелектрична перепона має пази, розташовані проти вікон. Зрізи гідроканалів, у яких знаходяться контактні електроди, розміщені в одній площині посередині щілини між закритими кінцями діелектричних труб. UA 95140 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ В ЕЛЕКТРОЛІТІ UA 95140 U UA 95140 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пристрій для вимірювання електричного поля в електроліті належить до вимірювальної техніки, призначений для контролю і діагностування стану захисту від корозії підводних металоконструкцій та гідрофізичних і геофізичних спостережень, і може бути використаний для електророзвідки корисних копалин та океанографічних досліджень. Відомий пристрій для вимірювання електричного поля у морському середовищі [1] включає контактні електроди. Наявність контактної різниці потенціалів (власної електрорушійної сили) електродів є джерелом похибки вимірювання поля. Також відомий пристрій для вимірювання електричного поля у морському середовищі з гідродинамічними подовжувачами у вигляді діелектричної труби з перегородкою по обидві сторони якої розміщені контактні електроди [2] (стор. 79, рис. 2.8а). Контактна різниця потенціалів електродів такого пристрою є причиною похибки вимірювання поля. Найближчим до заявленого є пристрій [3] для вимірювання напруженості електричного поля в електроліті (зокрема в морському середовищі), що складається з двох співвісних діелектричних труб, які мають відкриті кінці, виведені у зовнішнє середовище, та закриті кінці, звернені один до одного і розділені вузькою щілиною, у якій знаходиться плоска діелектрична перепона, що має два робочі стани закритий (коли вимірюють суму напруг від електричного поля та контактної різниці потенціалів електродів) і відкритий (коли для вимірювання контактної різниці потенціалів електродів проводиться закорочування вимірюваного поля) і з обох сторін якої є однакові зазори, при цьому в закритих кінцях діелектричних труб є вікна з гідроканалами, у яких знаходяться контактні електроди. Недоліком відомого пристрою (найближчого аналога) є похибка вимірювання поля, спричинена наявністю частки від досліджуваного поля при вимірюванні контактної різниці потенціалів електродів через те, що закорочення відбувається не повністю. Причиною цього є те, що зрізи гідроканалів, у яких розміщені електроди, рознесені в просторі і не можуть бути поміщені в площині перпендикулярній до напрямку досліджуваного поля через особливості конструкції відомого пристрою. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для вимірювання електричного поля у водному середовищі (електроліті) шляхом розміщення зрізів гідроканалів контактних електродів в одній площині з метою зменшення похибки вимірювання. Поставлена задача вирішується шляхом розміщення вікон з контактними електродами симетрично відносно центрів закритих кінців діелектричних труб, забезпечення у діелектричній перепоні пазів, розташованих проти вікон, та розміщення зрізів гідроканалів в одній площині посередині щілини між закритими кінцями діелектричних труб. Суттєвими відмінностями заявленого пристрою від аналогів і прототипу є пази у діелектричній перепоні, що розташовані проти вікон, та розміщення зрізів гідроканалів контактних електродів в одній площині. Названі суттєві ознаки заявленого пристрою і їх сукупність не відомі з рівня техніки. На фіг. 1 показана конструктивна схема пристрою, а на фіг. 2 - діелектрична перепона. На фігурах показано: діелектричні труби - 1, 2; відкриті кінці діелектричних труб - 3, 4; закриті кінці діелектричних труб - 5, 6; вікна - 7, 8; гідроканали - 9, 10; контактні електроди - 11, 12; щілина - 13; діелектрична перепона - 14; пази - 15, 16; зрізи гідро каналів - 17, 18; середина щілини - 19; зазори - 20, 21. Принцип роботи пристрою базується на тому, що в процесі вимірювання електричного поля в електролітичному середовищі пристрій перебуває у двох станах [3, 4]. У першому стані (закритому, коли діелектрична перепона 14 розміщена у щілині 13 між трубами 1 і 2) вимірюють сумарну дію досліджуваного поля і контактної різниці потенціалів електродів, а в другому (відкритому) - тільки контактну різницю потенціалів електродів. Подальше віднімання виміряних сигналів та віднесення результату до довжини бази пристрою дає значення напруженості досліджуваного електричного поля. Запропонована геометрія діелектричної перепони дозволяє розмістити зрізи каналів контактних електродів в одній площині, завдяки чому у відкритому стані відбувається повне закорочення досліджуваного поля. Такий результат досягається завдяки запропонованій формі діелектричної перепони (наявності пазів) та забезпеченню можливості розміщення зрізів обох гідроканалів електродів в одній площині, перпендикулярній до напрямку досліджуваного поля. Пристрій працює так. Пристрій розміщують в електроліті, який заповнює труби з вікнами і щілину. До контактних електродів пристрою підключають вольтретр (реєстратор, самописець, запам'ятовуючий пристрій). Діелектричну перепону 14 вставляють і виймають із щілини 13. Наявність чи відсутність у щілині 13 діелектричної перепони 14 визначає базу вимірювача, що викликає зміну 1 UA 95140 U напруги між електродами. При вставленій у щілину 13 діелектричній перепоні 14 база сенсора велика, пристрій перебуває у закритому стані і напруга [3] між електродами U1=E1L1+Δψ1, 5 (1) де Ε1 - напруженість електричного поля у деякий момент закритого стану, L 1 - база вимірювання при закритому стані, Δψ1 - власна контактна різниця потенціалів електродів на момент вимірювання. Фіксують значення напруги U1 у першому стані (перший відлік). Виймають перепону зі щілини. При вийнятій зі щілини діелектричній перепоні напруга на електродах 10 U2=(Ε1+ΔΕ)L2+Δψ2, 15 де L2 - база вимірювання у другому (відкритому) стані, коли щілина 13 не перекрита перепоною; Δψ2 - власна контактна різниця потенціалів електродів у момент другого відліку; ΔΕ - зміна напруженості вимірюваного електричного поля на електродах в проміжку між вимірюванням U1 та U2 У зв'язку з тим, що у пристрої конструктивно забезпечено розміщення зрізів каналів у одній площині, база вимірювання L2=0, тому маємо U2=Δψ2, 20 30 35 40 45 (3) Значення виміру напруженості електричного поля у момент першого відліку визначають з (1) і (3) за виразом: Ε1=U1/L1+(Δψ1-Δψ2)/L1 25 (2) (4) Другий член виразу (4) є похибкою вимірювання напруженості електричного поля. Він визначається змінами в часі контактної різниці потенціалів електродів. Практичне використання запропонованого пристрою включає підключення до контактних електродів вольтметра (реєструючого пристрою, самописця, запам'ятовуючого пристрою) та розміщення пристрою в розчині електроліту (у морі, водному середовищі) таким чином, щоб електроліт заповнив середини труб з вікнами і щілину. Вимірюють напругу в двох станах діелектричної перепони: у закритому і у відкритому. За різницею вимірів напруги, віднесеною до довжини бази пристрою, отримують значення напруженості електричного поля (В/м). Вимірювання електричного поля у морі використовують для гідрофізичних, геофізичних вимірювань, електророзвідки корисних копалин та біологічних, океанографічних досліджень а також для контролю і діагностування стану захисту від корозії підводних металевих конструкцій. Перевагами заявленого пристрою у порівнянні з відомими аналогами є зменшення похибки вимірювання напруженості електричного поля в електроліті шляхом удосконалення форми діелектричної перепони (наявність пазів), яке дає можливість розмістити зрізи гідроканалів в одній площині, завдяки чому вилучається частка від вимірюваного поля у напрузі між електродами у відкритому стані пристрою. Джерела інформації: 1. АС № 940042 СССР. Электрометрическое буксируемое устройство для проведения измерений в жидких середах. / Богородский М.М. - Опубл. БИ 1982, № 24. 2. Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. - М.: Энергоиздат, 1985. - 256 с. 3. АС № 1594453 СССР. Датчик для измерения напряженности электрического поля в электролите. / Богородский М.М, Жданов М.С., Мельцер А.Я., Пидгирняк Я.Е., Симоненко Г.Б., Сопрунюк П.М. - Опубл. БИ 1990, № 35. 4. Морський сенсор електричного поля / Сопрунюк П.М., Підгірняк Я.Є. // Відбір і обробка інформації. - 2000 - Вип. № 14 (90). - С. 92-95. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Пристрій для вимірювання електричного поля в електроліті, що містить дві діелектричні труби, відкриті кінці яких виведені у водне середовище і заповнені водою, а закриті кінці розміщені один напроти одного і мають вікна з гідроканалами, в яких розміщені контактні електроди, при цьому поверхні закритих кінців діелектричних труб розділені вузькою щілиною, у якій розміщена 2 UA 95140 U 5 діелектрична перепона, що має два робочі стани (закритий та відкритий), і з обох сторін якої є однакові зазори, який відрізняється тим, що вікна розміщені симетрично відносно центра закритих кінців діелектричних труб, діелектрична перепона має пази, розташовані проти вікон; зрізи гідроканалів, у яких знаходяться контактні електроди, розміщені в одній площині посередині щілини між закритими кінцями діелектричних труб. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3