RU2081441C1 - Electrical field sensor contact electrode - Google Patents

Abstract

FIELD: geophysics, electrical field sensor contact electrode is used in study and measurements of electromagnetic field electrical component in conducting mediums, for example, it is used as sensitive member of contact sensors in marine geological prospecting. SUBSTANCE: electrical field contact electrode has insulating material jacket with holes, that has body of conducting material with concentrically wrapped on it pairs of foil strips, that make operational surface of sensor. Strips are fixed on body and electrically connected with it. In the case, in each pair of strips one of them is flat and another one is corrugated. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к геофизике и может применяться при исследовании и измерении электрической составляющей электромагнитного поля в проводящих средах. The invention relates to geophysics and can be used in the study and measurement of the electrical component of the electromagnetic field in conductive media.

Изобретение может быть использовано в качестве чувствительных элементов контактных датчиков в области морской геологоразведки. The invention can be used as sensitive elements of contact sensors in the field of marine exploration.

Известны контактные электродные датчики электромагнитного поля, в которых рабочая поверхность создается различными способами, например, напылением пористого слоя металла 1. Этот способ позволяет получить большую смоченную поверхность датчика, что улучшает его характеристики, но при этом требуется применение дорогостоящих технологий. Вторым его недостатком является неудобство в эксплуатации, так как малейшее загрязнение поверхности приводит к закупориванию пор на его поверхности, а следовательно, и к уменьшению смоченной поверхности, что ведет к уменьшению импеданса. Это, в свою очередь, приводит к невозможности построения высокостабильного измерительного устройства. Known contact electrode sensors of the electromagnetic field in which the working surface is created in various ways, for example, by spraying a porous metal layer 1. This method allows you to get a large wetted surface of the sensor, which improves its characteristics, but it requires the use of expensive technologies. Its second disadvantage is inconvenience in operation, since the slightest contamination of the surface leads to clogging of the pores on its surface, and therefore to a decrease in the wetted surface, which leads to a decrease in impedance. This, in turn, makes it impossible to build a highly stable measuring device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению, является датчик электрического поля, описанный в 2. The closest in technical essence to the proposed invention is an electric field sensor described in 2.

Контактный электрод этого датчика состоит из изоляционного корпуса, на который перпендикулярно его рабочей поверхности намотана пара лент фольги, гофрированных с разным шагом. Ленты фольги прикреплены к контактному стержню, который проходит через герметизирующий сальник внутрь корпуса и там соединяется с жилой сигнального кабеля. The contact electrode of this sensor consists of an insulating casing, on which a pair of foil tapes, corrugated with different pitch, are wound perpendicular to its working surface. The foil tapes are attached to the contact rod, which passes through the sealing gland into the housing and is connected to the signal cable.

Недостатком указанного электрода является сложность его конструкции, связанная с наличием узла гермоввода контакта, наличие гофрированных лент с разным шагом гофрирования полностью не исключают прилипания лент друг к другу. Это приводит к уменьшению смоченной поверхности, и, следовательно, к изменению электрических параметров электрода, что, в конечном итоге, не позволяет построить высокостабильное измерительное устройство. Кроме того, намотка гофрированной ленты перпендикулярно рабочей поверхности с последующим ее закреплением вызывает технические трудности. The disadvantage of this electrode is the complexity of its design, associated with the presence of a pressure sealing assembly, the presence of corrugated tapes with different corrugation steps do not completely preclude the adhesion of the tapes to each other. This leads to a decrease in the wetted surface, and, consequently, to a change in the electrical parameters of the electrode, which, ultimately, does not allow the construction of a highly stable measuring device. In addition, the winding of the corrugated tape perpendicular to the working surface with its subsequent fixing causes technical difficulties.

Техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в повышении технологичности конструкции и повышения надежности в эксплуатации. The technical problem solved by the present invention is to improve the manufacturability of the design and increase reliability in operation.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном электроде датчика электрического поля, содержащем кожух с отверстиями и расположенный в нем корпус, рабочую поверхность, состоящую по крайней мере из одной пары лент гофрированной фольги, согласно изобретению, ленты намотаны концентрично на рабочую поверхность корпуса и электрически соединены с корпусом, причем одна из лент каждой пары выполнена гладкой, а корпус выполнен из материала, идентичного материалу фольги. The stated technical problem is solved in that in the known electrode of the electric field sensor containing a casing with holes and a housing located therein, a working surface consisting of at least one pair of corrugated foil tapes, according to the invention, the tapes are wound concentrically on the working surface of the housing and electrically connected to the body, moreover, one of the tapes of each pair is made smooth, and the body is made of a material identical to the foil material.

На фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого устройства в сборе. На фиг. 2 детали предлагаемого устройства. In FIG. 1 shows a General view of the proposed device Assembly. In FIG. 2 details of the proposed device.

Предлагаемый электрод (фиг. 1-2) состоит из цилиндрического металлического корпуса 1, на который намотаны ленты фольги 2,3, сложенные попарно и закрытые диэлектрическим кожухом 4. The proposed electrode (Fig. 1-2) consists of a cylindrical metal casing 1, on which foil tapes 2,3 are wound, folded in pairs and closed by a dielectric casing 4.

Для уменьшения общего сопротивления целесообразно применение нескольких пар фольги, соединенных с корпусом равномерно по окружности. To reduce the overall resistance, it is advisable to use several pairs of foils connected to the housing evenly around the circumference.

На фиг. 2 показано крепление четырех пар лент фольги к корпусу. Крепление может производиться точечной сваркой, клепкой, при помощи винтов с накладками, выполненными из материала, идентичного материалам корпуса и фольги, или любым другим способом. Для крепления кожуха необходимо использовать винты из изоляционного материала. In FIG. 2 shows the fastening of four pairs of foil tapes to the body. Fastening can be done by spot welding, riveting, using screws with overlays made of a material identical to the materials of the body and foil, or in any other way. Screws made of insulating material must be used to secure the casing.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При расположении электродов в проводящей среде, например, в морской воде, непосредственный контакт со средой будет иметь фольга, электрически соединенная с корпусом. Поверхность фольги будет воспринимать потенциал исследуемого поля и сгущать на себя ток проводимости. Полезный сигнал передается на корпус, к которому по внутренней полости, например, при помощи винтового соединения, подсоединена жила сигнального кабеля (не показан). The proposed device operates as follows. When the electrodes are located in a conductive medium, for example, in sea water, a foil electrically connected to the housing will have direct contact with the medium. The surface of the foil will perceive the potential of the field under study and thicken the conduction current. The useful signal is transmitted to the housing, to which a core of a signal cable (not shown) is connected through an internal cavity, for example, by means of a screw connection.

Также как и в прототипе использование изобретения позволяет повысить реальную чувствительность и точность измерений напряженности электрического поля за счет снижения импеданса двойного электрического слоя и дрейфа собственной ЭДС электродов. Но в отличие от прототипа использование гладкой и гофрированной лент фольги практически полностью исключает во время эксплуатации их слипание. Это приводит к большей стабильности импеданса двойного электрического слоя и собственной ЭДС поляризации, позволяющего строить прецизионные измерительные устройства. Кроме того, в предлагаемом изобретении концентрический способ намотки лент фольги, а также их крепление к корпусу являются более технологичными по сравнению с прототипом. Отсутствие контактного стержня с герметизирующим сальником еще больше повышает эксплуатационную надежность электрода в целом, снижает его стоимость и упрощает технологию изготовления датчика. Вышесказанное в целом существенно улучшает эксплуатационные характеристики электрода, повышает надежность и достоверность проводимых исследований. As in the prototype, the use of the invention improves the real sensitivity and accuracy of measurements of electric field strength by reducing the impedance of the double electric layer and the drift of its own EMF electrodes. But unlike the prototype, the use of smooth and corrugated foil tapes almost completely eliminates their sticking during operation. This leads to greater stability of the impedance of the double electric layer and its own polarization EMF, which makes it possible to build precision measuring devices. In addition, in the present invention, a concentric method for winding foil tapes, as well as their fastening to the body, are more technologically advanced compared to the prototype. The absence of a contact rod with a sealing gland further enhances the operational reliability of the electrode as a whole, reduces its cost and simplifies the manufacturing technology of the sensor. The above as a whole significantly improves the operational characteristics of the electrode, increases the reliability and reliability of the research.

Claims (1)

Контактный электрод датчика электрического поля, содержащий кожух с отверстиями и расположенный в нем корпус, рабочую поверхность, состоящую по крайней мере из одной пары лент гофрированной фольги, отличающийся тем, что ленты намотаны концентрично на рабочую поверхность корпуса и электрически соединены с ним, причем одна из каждой пары лент выполнена гладкой, а корпус выполнен из материала, идентичного материалу лент фольги. The contact electrode of the electric field sensor, comprising a casing with holes and a housing located therein, a working surface consisting of at least one pair of corrugated foil tapes, characterized in that the tapes are wound concentrically on the working surface of the housing and are electrically connected to it, one of each pair of tapes is made smooth, and the body is made of a material identical to the material of the foil tapes.

Images