Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Измерение Ивлиев10-08-09.doc
Скачиваний:
70
Добавлен:
18.04.2019
Размер:
5.02 Mб
Скачать

3.Первичные преобразователи для измерения параметров электрического поля

3.1.Контактный метод измерения электрического поля.

3.1.1.Хлорсеребряные первичные преобразователи

Для контактных методов измерения используются, как правило, неполяризующиеся электроды. Неполяризующиеся электроды выполняются из металла, погруженного в раствор плохо растворимой соли того же металла. В зависимости от свойств окружающей среды, для их изготовления применяются различные металлы. Для морской воды используют электрод из чистого серебра (Ag) не менее 0.999 пробы, покрытый солью AgCl и погруженный в раствор NaCl. Ионы Cl содержатся в морской воде, что позволяет снизить собственную ЭДС электродов.

Требования к электродам:

- низкое значение собственных потенциалов (ЭДС) электродов;

- стабильность собственных ЭДС электродов;

- минимальное внутреннее сопротивление;

- отсутствие заметной поляризации электродов при токах в измерительной цепи порядка 10-8-10-9А;

- надежность и удобство в эксплуатации;

- долговечность, ремонтопригодность, взаимозаменяемость, технологичность и т.п.

Типичная конструкция неполяризующегося электрода показана на рис.3.1.

Рабочая камера (электрод + раствор NaCl) отделена от морской среды керамическим фильтром, пористость которого рассчитана таким образом, чтобы через капилляры могла поступать только морская вода, в раствор NaCl нет. Иногда в раствор NaCl добавляют загуститель – глицерин. Мембрана служит для компенсации давления, что особенно важно, когда датчик переносится с одного места на другое. Корпус выполняется из пластика, груз также изолирован пластиком от окружающей среды.

Рис.3.1.

Погрешности электродных датчиков связаны, в основном , с нестабильностью собственных ЭДС электродов (дрейф ЭДС).

Причины дрейфа ЭДС:

- посторонние реакции на пластинах серебра, вследствие наличия примесей и недостаточной частоты изготовления;

- поля искажения, за счет протекания постоянного электрического тока в процессе измерений (блуждающие токи в воде);

- изменение температуры приводит к изменению собственных стационарных потенциалов электродов и поляризационных сопротивлений;

- изменение давления приводит к изменению ионного состава воды и раствора NaCl;

- при плохой изоляции выводов возникает паразитная ЭДС.

Собственная ЭДС пары электродов в растворе NaCl не превосходит 500 мкВ, со временем уменьшается до 20-200мкВ. Внутреннее сопротивление при размерах пластин 400см2 менее 1.5 кОм. Входная цепь измерительного тракта должна иметь повышенное входное сопротивление. ЭДС поляризации при токе 10-8А изменяется на 10-90 мкВ/сутки. Температурный коэффициент ЭДС (ТКЕ) составляет 0.5 мкВ/Ко.

Возможна автоматическая компенсация температурного дрейфа ЭДС, для этого в электроде размещается терморезистор, со специально подобранным ТКЕ. Терморезисторы применяются также для измерения на буксируемых носителях.

При изменение глубины электрода изменяется собственная ЭДС  0.5-1 мВ на 10 метров. Примерно через 1 час эти изменения пропадают. При наличие мембраны дрейф ЭДС от изменения глубины < 100мкВ на 10 метров.

Пара электродов, разнесенных на 1м искажает внешнее поле не более чем на 2%.

Иногда в конструкции неполяризующегося электрода не используется раствор NaCl [8] (рис.3.2).

Рис.3.2

Электрод изготавливался следующим образом. Фольга из чистого серебра размером 565см сворачивалась в трубку диаметром 1.25см и очищалась промыванием в 30% растворе HNO3. От 2.5-4см в диаметре занимает пористый полиэтилен.

Пространство между пористым полиэтиленом и серебряной трубкой занимает смесь кварца с хлоридом серебра в соотношении 6:1. Затем электрод погружался в раствор NaCl 35г/л. Типичный собственный потенциал между парой таких электродов составляет 1 млВ.