SU1674176A1 - Method of monitoring parameters of electric field in finite volumes of current conductive media - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к физическим методам диагностики и может использоватьс  в таких област х, как биофизика, медицина, магнитна  гидродинамика. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей способа за счет контрол  электрических полей в средах с частично недоступными дл  размещени  датчиков электрического пол  объемами. Реализующие способ устройства содержат контролируемый объем 1 среды, вспомогательный объем 2 из твердого провод щего материала, изол тор 4, поверхность 5, электроды. Достижение поставленной цели достигнуто благодар  размещению датчика электрического пол  внутри и на поверхности вспомогательного объема из твердого провод щего материала, наход щегос  в электрическом контакте с поверхностью контролируемого объема среды. 4 ил.The invention relates to physical diagnostic methods and can be used in areas such as biophysics, medicine, magnetic hydrodynamics. The aim of the invention is to expand the functionality of the method by controlling the electric fields in environments with volumes that are partially inaccessible for the placement of electric field sensors. The devices implementing the method contain a controlled volume 1 of the medium, an auxiliary volume 2 of solid conductive material, an insulator 4, a surface 5, and electrodes. Achieving this goal has been achieved by placing an electric field sensor inside and on the surface of the auxiliary volume of solid conductive material that is in electrical contact with the surface of the monitored volume of the medium. 4 il.

Description

Изобретение относитс  к физическим методам диагностики и может быть использовано в биофизике, медицине, магнитной гидродинамике в качестве метода неразрушающего измерени .The invention relates to physical diagnostic methods and can be used in biophysics, medicine, magnetohydrodynamics as a non-destructive measurement method.

Целью изобретени   вл етс  расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  возможности контрол  электрических полей в объемах сред, частично недоступных дл  размещени  датчиков электрического пол .The aim of the invention is to expand the functionality by allowing the control of electric fields in volumes of media partially inaccessible for the placement of electric field sensors.

На фиг.1 показана схема организации контрол  при определении распределени  напр женности пол  в струе плотной высокотемпературной плазмы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - схема размещени  вспомогательного обьема и электродов при определении распределени  потенциала в струе плотной высокотемпературной плазмы; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1.Fig. 1 shows a scheme for organizing control in determining the distribution of the field intensity in a jet of dense high-temperature plasma; figure 2 - section aa in figure 1; Fig. 3 shows the layout of the auxiliary volume and electrodes when determining the distribution of potential in a jet of dense high-temperature plasma; figure 4 - section bb in figure 1.

На фиг.1 - 4 обозначены: 1 - контролируемый объем среды; 2 - вспомогательный объем из твердого провод щего материала; 3 - электроды; 4 - изол тор; 5 - поверхность; 6 - электроды.In figure 1 - 4 marked: 1 - controlled volume of the medium; 2 - auxiliary volume of solid conductive material; 3 - electrodes; 4 - isolator; 5 - surface; 6 - electrodes.

Рассмотрим задачу восстановлени  распределени  напр женности пол  в струе плотной провод щей плазмы, наход щейс  в магнитном поле (фиг.1). Таккак электрическое поле св зано со скоростью струи законом Ома Consider the task of restoring the distribution of the field intensity in a jet of dense conducting plasma in a magnetic field (Fig. 1). As the electric field is related to the speed of the jet, Ohm's law

J (7(. H,J (7 (. H,

где Е - напр женность электрического пол ;where E is the intensity of the electric field;

Н - напр женность магнитного пол ;H is the magnetic field strength;

v - скорость струи;v — jet velocity;

а- проводимость,a conductivity

то с точностью до слагаемого jla распределение Е соответствует распределению скорости v, если Н посто нно.then, up to the term jla, the distribution E corresponds to the velocity distribution v, if H is constant.

Будем рассматривать пр моугольную геометрию канала с линейными размерами см. Вспомогательный объем 2, заполненный, например, графитом и ограниченный изол тором 4, имеет те же линейные размеры, что и канал, в котором течет стру  (исследуемый объем). Будем считать , что проводимость струи равна проводимости графита, а скорость струи здоль канала (ось X) посто нна.Consider a rectangular geometry of a channel with linear dimensions, see. Auxiliary volume 2, filled for example with graphite and bounded by insulator 4, has the same linear dimensions as the channel in which the jet flows (the volume under study). We assume that the conductivity of the jet is equal to the conductivity of graphite, and the velocity of the jet over the channel (axis X) is constant.

Контакт проводника в дополнительном объеме со струей осуществл етс  по поверхности 5, свободной от изол тора. Электроды размещаютс  в плоскости ZY вдоль каждой из координат. Вдоль оси X измерени  распределение потенциала или напр женности пол  не производитс , так как из-за посто нства скорости вдоль этой оси посто нны и параметры пол  вдоль нее.The contact of the conductor in the additional volume with the jet is carried out on the surface 5 free of the insulator. The electrodes are located in the ZY plane along each of the coordinates. Along the X axis of the measurement, the distribution of the potential or the field strength is not carried out, because, due to the constant velocity along this axis, the field parameters along the axis are constant.

Дл  обеспечени  периодических краевых условий, используемых в алгоритмах пе- ресчета, электроды 6, расположенные симметрично на.поверхности контролируемого 1 и вспомогательного 2 объемов, шунтируютс . Датчики сигнала представл ют собой два близко расположенных электрода . Датчики дл  последовательных моментов времени опрашиваютс  и затемTo ensure the periodic boundary conditions used in the conversion algorithms, the electrodes 6, located symmetrically on the surface of the monitored 1 and auxiliary 2 volumes, are shunted. The signal sensors are two closely spaced electrodes. Sensors for successive times are polled and then

0 результаты опроса привод тс  с помощью ЭВМ в соответствие с параметрами основного контролируемого объема 1 среды.0, the results of the survey are computerized in accordance with the parameters of the main controlled volume 1 of the medium.

Рассмотрим задачу восстановлени  распределени  потенциала в струе плотнойConsider the task of restoring the potential distribution in a dense jet.

5 высокотемпературной плазмы, наход щейс  во внешних электрических и магнитных пол х. Ставитс  задача исследовани  нео- днородностей электрического пол  в струе на выходе из канала (на фиг.2 не показан).5 high-temperature plasma located in external electric and magnetic fields. The task is to study the inhomogeneities of the electric field in the jet at the exit of the channel (not shown in Fig. 2).

0 Будем считать, что канал и стру  имеют пр моугольную форму, а вынос электрических силовых линий происходит, в основном, вдоль струи (ось X), так что пространственное изменение потенциала происходит в0 We will assume that the channel and the jet are rectangular, and the removal of electric lines of force occurs mainly along the jet (X axis), so that the spatial change in potential occurs in

5 плоскости ZX. В качестве вспомогательного объема 2, в котором производитс  контроль потенциала, возьмем пр моугольный кусок графита с размерами и i вдоль осей X, Y соответственно (фиг.2). Вспомогатель0 ный объем 2 погружаетс  в струю на глуЬи- ну, соответствующую размеру выходного отверсти . Во вспомогательном объеме 2 электроды 3 размещены в соответствии с пр моугольной координатной сеткой: по 95 plane ZX. As an auxiliary volume 2, in which the potential is monitored, let us take a rectangular piece of graphite with dimensions and i along the X and Y axes, respectively (Fig. 2). Auxiliary volume 2 is immersed in the jet at the depth corresponding to the size of the outlet. In the auxiliary volume 2, the electrodes 3 are arranged in accordance with a rectangular grid: 9 each

5 электродов вдоль осей X и Z, 3 электрода вдоль оси Y. Потенциал измер етс  относительно электрода 6, помещенного на противоположной стороне обьема 1 (струи).5 electrodes along the X and Z axes, 3 electrodes along the Y axis. The potential is measured relative to electrode 6 placed on the opposite side of the volume 1 (jet).

Датчики дл  последовательных момен0 тов времени опрашиваютс  крейтом Ка- мак, сопр женным с ЭВМ, в результате чего в ее пам ти дл  каждого из моментов времени формируетс  совокупность значений потенциала, соответствующа  распре5 делению потенциала во вспомогательном объеме 2 в выбранный момент времени. В результате обработки этой совокупности значений сигнала, в которую входит определение пространственного спектра в преде0 лах интервала, его продолжение на исследуемый объем и восстановление потенциала в этом объеме, на выходе из ЭВМ дл  каждого из моментов времени получаем распределение потенциала в контролируе5 мом объеме 1, которое представл етс  на регистрирующем устройстве.Sensors for consecutive times are polled by a Kamak crate connected to a computer, with the result that a set of potential values corresponding to the distribution of potential in auxiliary volume 2 at a selected time is formed in its memory for each of the points in time. As a result of processing this set of signal values, which include the determination of the spatial spectrum within the interval, its continuation to the volume under study and the restoration of the potential in this volume, at the output of the computer for each of the time points we obtain the potential distribution in the controlled volume 1, which submitted to a recording device.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ контрол  параметров электрического пол  в ограниченных объемах провод щих сред, основанный на размещенииClaims The method of controlling the parameters of an electric field in limited volumes of conducting media, based on the placement датчиков электрического пол  на поверхности контролируемого объема среды, измерении и фиксации параметров электрического пол , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  возможности контрол  электрических полей в объемах сред, частично недоступных дл  размещени  датчиков электрического пол  на части поверхности контролируемого обь- ема среды размещают вспомогательный объем из твердого провод щего материала, наход щийс  в электрическом контакте с контролируемым объемом, укрепл ют внут- ри и на свободной поверхности вспомогательного объема датчики электрического пол , производ т измерение параметров электрического пол  во вспомогательномelectric field sensors on the surface of the monitored volume of the medium, measurement and fixation of electric field parameters, characterized in that, in order to expand the functionality by providing the ability to control electric fields in volumes of media partially inaccessible for placing the electric field sensors on a portion of the surface medium place an auxiliary volume of solid conductive material in electrical contact with a controlled volume, strengthened inside on the free surface of the auxiliary volume, the electric field sensors measure the parameters of the electric field in the auxiliary field. объеме, которые затем привод т в соответствие с параметрами электрического пол  основного контролируемого объема среды по результатам решени  интегрального уравнени volume, which are then adjusted in accordance with the parameters of the electric field of the main controlled volume of the medium according to the results of solving an integral equation f(z) j-k(z,z1)f(z1)dz;f (z) j-k (z, z1) f (z1) dz; оabout , NN где Kz.z1) - ± + 2 sin а& г sin а z1 + 2 k 1where Kz.z1) - ± + 2 sin a & g sin and z1 + 2 k 1 + cos а& z cos wjc z1 -  дро,  вл ющеес  конечномерной аппроксимацией офунк- ции;+ cos а and z cos wjc z1 - a nucleus, which is a finite-dimensional approximation of the function; z1 - координата вспомогательного объема;z1 is the coordinate of the auxiliary volume; z - координата основного объема.z is the coordinate of the main volume. А-АAa Фиг. 2FIG. 2