НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o268.pdf (961.10Кб)

УДК 621.317.3/4

Россия,  МГТУ им. Н.Э. Баумана

Потребность проведения измерений на больших акваториях и глубинах океана ставит за-дачу создания измерителей электрического поля, которые либо устанавливаются на ско-ростных подвижных носителях, либо выполняются в виде зондов, исследующих верти-кальную или горизонтальную структуру электрического поля океана. Проведенный анализ изготовленных, проектируемых и гипотетических устройств измерения слабых электрических полей океана позволил обосновать необходимость создания модуляционных датчиков ( с модуляцией неэлектрического происхождения) либо с периодическим изменением размеров измерительных баз, либо с изменением в пространстве ( и следовательно, во времени) положения измерительной базы первичных преобразователей, как наиболее эффективных с точки зрения выделения и измерения промодулированного сигнала из немодулированных шумов.
Рассмотрены математические модели модуляционных датчиков напряженности электри-ческого поля в сверх низкочастотном диапазоне, расположенных на подвижных носите-лях. Обоснован выбор двух базовых моделей первичных преобразователей с изменением в пространстве измерительной базы: с «изменяющейся» базой и с «вращающейся» базой. Особенностью предложенных моделей при вертикальном зондировании является мини-мальное значение помех, связанных с вращением измерительных электродов в магнитном поле Земли, и гидродинамических помех. Показано, что помеха, обусловленная относи-тельным движением датчика и воды, полностью исчезает в двух случаях:
1. для вертикального зонда в автономном режиме или горизонтального зонда с нулевой плавучестью в заданном слое воды;
2. в случае, когда датчик не имеет составляющей измерительной базы в рассматриваемом направлении, например, для датчика с компланарно расположенными в горизонтальной плоскости электродами.
Обосновано преимущество модели с «вращающейся» измерительной базой, обеспечи-вающей передачу максимальной мощности от первичного преобразователя в нагрузку для всех относительных положений внешнего электрода и контактного отверстия. Для датчика с «вращающейся» измерительной базой определены оптимальные с точки зрения максимума мощности, отдаваемой в согласованную нагрузку, соотношения ее конструктивных размеров. 

1. Акиндинов В.В., Нарышкин В.И., Рязанцев А.М. Электромагнитные поля в морской воде (обзор) // Радиотехника и электроника. 1976. Т. 21, вып. 5. С. 913-944.
2. Астахов Ю.А., Кочанов Э.С., Мисеюк О.И., Плаксин И.И., Салмин А.В. Устройство для измерения вектора напряженности электрического поля в проводящей среде: а. с. 1511726 СССР. 1989. Бюл. № 36.
3. Зимин Е.Ф., Кочанов Э.С. Измерение параметров электрических и магнитных полей в проводящих средах. М.: Энергоатомиздат, 1985. 256 с.
4. Зимин Е.Ф., Каспарян В.Г., Кочанов Э.С., Мирзоян Г.А. Метод измерения электрического поля в море в СНЧ- диапазоне с учетом шумов первичного преобразователя // Геомагнетизм и аэрономия. 1984. Т. 24, № 4. С. 662-666.
5. Зимин Е.Ф., Мисеюк О.И., Плаксин И.И., Собисевич А.Л. Датчик вектора напряженности электрического поля в проводящей среде: а. с. 2012894 РФ. 1995. Бюл. № 9.
6. Зимин Е.Ф., Мисеюк О.И., Плаксин И.И. Расчет параметров электродных систем многокомпонентных датчиков напряженности электрического поля для проводящих сред // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 1998. № 1. С. 79-86.
7. Зимин Е.Ф., Мисеюк О.И. Датчик напряженности электрического поля (варианты): пат. 2122223 РФ. 1998. Бюл. № 32.
8. Зимин Е.Ф., Кудин В.Н. Математические модели первичных преобразователей датчиков электрического поля в проводящих средах // Межвуз. сб. ст. Т . 44. М .: МЭИ , 1984. С . 48-54.
9. Smorodin B.L., Taraut A.V. Charge propagation in a low-conducting liquid under modulated electric field // IEEE International Conference on Dielectric Liquids (ICDL 2008). IEEE Publ., 2008. P. 1-4. DOI: 10.1109/ICDL.2008.4622515
10. Techaumnat B., Takuma T. Analysis of the electric field and force in an arrangement of a conducting sphere and a plane electrode with a dielectric barrier // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 2006. Vol. 13 , is. 2. P. 336-344. DOI: 10.1109/TDEI.2006.1624278