6.2.Меры напряженности электрического поля

Для градуировки первичных преобразователей напряженности электрического поля в проводящей среде применяется несколько способов.

В первом способе (рис.6.4) используют ячейку прямоугольной формы 1 из диэлектрического материала. Две противоположные грани ячейки полностью закрываются пластинчатыми электродами 2. Электроды подключаются к внешнему источнику тока через амперметр. Исходя из высоты 4 заполнения ячейки водой и размеров электродов определяют плотность тока и напряженность поля в ячейке

,

где - показание амперметра, - площадь смоченной поверхности оного из электродов.

Рис.6.4

Зная удельное электрическое сопротивление воды , которое определяется достаточно точно кондуктометрическими методами, легко определяется напряженность электрического поля в ячейке

.

Пара контактных электродных первичных преобразователей или трансформаторный преобразователь помещаются примерно в центр ячейки. При этом должно соблюдаться условие, что габаритные размеры датчика гораздо меньше расстояний от него до стенок и поверхности ячейки.

Кажущаяся простота определения напряженности поля по формуле

,

не учитывает падения напряжения на поверхностном поляризационном сопротивлении электродов 2, которое может быть одного порядка с сопротивление растекания между электродами.

Более строгое соотношение имеет вид

,

где -разность потенциалов между электродами, и падение напряжения на двойном электрическом слое первого и второго электродов.

Если и легко измерить, то и не поддается контролю.

Второй способ применяется в гальванотехнике для калибровки тороидальных преобразователей плотности тока. С некоторыми упрощениями схема калибровки [21] показана на рис.6.5. Диэлектрическая ячейка 1, заполненная электролитом, имеет диэлектрическую перегородку 2. В эту перегородку вмонтирована калиброванная диэлектрическая трубка с площадью «окна» S. Поле создается источником питания (ИП) и парой электродных пластин 3 и 4. При этом весь ток, измеряемый амперметром (А) протекает через калибровочное отверстие в трубке 4. Трансформаторный преобразователь 6 одевается на трубку 4 и закрывается диэлектрическим кожухом 7. Защитный кожух 7 предотвращает влияние токов, протекающих в области В на показания регистратора 8. Так как весь ток протекает из области В в область С только через калибровочное отверстие площади S, то точность калибровки преобразователя 6 оказывается значительно выше, чем в первом способе.

Рис.6.5

Третий способ применим для калибровки первичных преобразователей в открытой воде (рис.6.6).

Рис.6.6

Калибровочная система состоит из двух диэлектрических пластин 3, на которых расположены пластинчатый 1 и рамочный 2 электроды. Напряжение (постоянное или переменное) подается между двумя парами электродов посредством источника напряжения с симметричным выходом, но ток измеряется только между пластинчатыми электродами с помощью двух идентичных амперметров. Это позволяет сохранить электрическую симметрию системы, а разница в показаниях двух амперметров позволяет обнаружить не параллельность пластинчатых электродов. Ток, протекающий между дополнительными электродами 2, создает поле, экранирующее внутреннее пространство (рис.6.7). При этом между электродами 1 создается практически однородной электрическое поле, значение которого определяется по формуле , где - площадь поверхности одного из пластинчатых электродов 1.

Рис.6.6