3.1.2.Контактные первичные преобразователи на основе углеродистых волокон

Углеродистые волокна имеют некоторые преимущества по сравнению с кусковым графитом. Углеродистые волокна очень однородны и имеют большое значение отношения площади смоченной поверхности к весу, а также являются химически инертными в воде.

Отношение площади поверхности к весу составляет . Один электрод может содержать 1.2 миллиона волокон длиной от 10 до 20 см .

К онструкция электрода шведской фирмы Polyamp показана на рис.3.3 где 1- углеродистые волокна, 2- эпоксидная заделка, 3- кабель.

Рис.3.3 Внешний вид контактного первичного преобразователя на основе углеродистых волокон

В частотах выше 1Гц импеданс для пары электродов ниже 10 Ом.

К недостаткам следует отнести способность углеродистых электродных волокон действовать подобно конденсатору. Если электроды заряжены, то напряжение остается в течение долгого времени.

Несомненным достоинством, по сравнению с Хлорсеребряными электродными датчиками является практически мгновенная (не требуется предварительное вымачивание) готовность датчика к работе. Зависимость шумов датчика от частоты приведена на рис. 3.4.

Рис.3.4 Шумы датчика из углеродистых волокон

3.1.3.Примеры многокомпонентных контактных преобразователей

Трехкомпонентный компактный датчик электрического поля английской фирмы Subspection на основе хлор-серебряных чувствительных элементов (рис.3.4) [9]. Характеристики датчика приведены в табл.3.5.

Рис.3.5

Таблица 3.1

Характеристики датчика фирмы Subspection

Характеристики		Значения
Измерительные оси	3 ортогональных оси (X, Y, Z)	Высота:	500мм
Частотный диапазон	5мГц to 1KHz	Диаметр датчика	250мм
Низкочастотный диапазон	5mHz до 5Гц	Диаметр основания	350мм
Высокочастотный диапазон	1Гц до 1кГц	Вес в воздухе	28кг
Динамический диапазон	±10мВ/м max.	Вес в воде	5кг
Шумы:	5нВ/м/Гц до 5Гц

На корпусе из стеклопластика расположены 5 чувствительных электродных элементов. Один вверху и 4 на боковой поверхности . Электроды, расположенные на боковой поверхности, измеряют две ортогональных горизонтальные проекции напряженности электрического поля и , а вертикальная компонента находится по формуле:

,

где и - коэффициенты преобразования по координатам .

Отметим, что при измерении напряженности электрического поля отпадает необходимость использования дополнительного «нулевого» электрода.

Чувствительные элементы (Ag/AgCl) трехкомпонентного датчика напряженности электрического поля английской фирмы Ultra Electronics показанs на рис.3.6, а на рис.3.7 его внешний вид, Датчик имеет уровень шумов 2.5нВ/м/Гц.

Рис.3.6. Хлорсеребряные электроды, входящие в состав 3-х компонентного датчика фирмы Ultra Electronics.

Рис. 3.7. Внешний вид 3-х компонентного датчика фирмы Ultra Electronics (диаметр корпуса из стеклопластика 0.5м)

Сравнительные характеристики шумов датчиков различных фирм представлены на рис.3.8 [9].

Рис.3.8. Шумы датчиков электрического поля

Ось Х Ag/AgCl (FOA) Carbon (FOA) Ag/AgCl (Subspection)

Ось Y Ag/AgCl (FOA) Carbon (FOA) Ag/AgCl (Subspection)

Ось Z Ag/AgCl (FOA) Carbon (FOA) Ag/AgCl (Subspection)