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1、,第卷第期水雷战与舰船防护一,年月电场测量传感器类型选择摘要海水中的电场可以通过与测量仪器相连的一对电极测量,测量的电场值是两电极之间沿连线,。方向的电势差在测量过程中可以通过各种方法优化传感器元件的参数来满足特殊的应用对于舰船距离修正、监视和地球物理学测量中的特殊要求,传感器的设计包括电极间距、传感器轴的数量、传感器外壳、、。的形状传感器元件的选择电极的设计和边界元模型的使用等具体分析了与上面各种因素有关的典型的直径为的球形电场传感器,噪声级的规格是。关键词电场测量传感器的设计边界元,,,器相连放入海水中测量的
2、电场值是沿个电极连引言。线方向上的电势差实际的电压测量值由电极点,,本文重点介绍如何进行电场测量及如何优化间隔距离决定电场值最简单的表达方式是伏特每,,。电场传感器参数以达到特殊应用的要求完整的电米即电压除以电极间的距离,,场测量系统的设计应该具备在特定场合实时获取对电极与测量仪器相连如图放置在。,和处理数据的能力电场为零的地方将产生一个极小的有很小变化的,。电压它就是测量系统的自噪声传感器测量到的电场的测,,电压值由电极间距决定理论上间隔越大灵敏度,。海水中电场测量的方法是将对电极与测量仪越高外壳的形状也能够放
3、大电场收稿日期一一,等第期李松电场测量传感器类型选择传感器可以设计成单轴、双轴和三轴。在布放也很低,保证了在小于的频率上有很小的噪声。,,困难受环境限制或者第个轴上信号无意义的情即使电极在海水中浸泡相当长的时间经过特别的,。,况下常用单轴和双轴传感器设计也能保持上述特性电极被多孔隔板,封装起来后隔板不仅可以把污垢挡在外面还可以传感器材料的选择。消除电解液流过电极表面所产生的噪声影响通过,多年来在各种装置上的使用这种传感器显示出了,,良好的可靠性它的实际构造非常强固能够持久,,地抵抗冲击和振动相比一些其他类型的电极
4、具。有很高的可靠性电场传感器的、增益和噪声灵敏度,电极的噪声随着传感器增益成比例的减少电极产生的增益由电极间距和传感器外壳形状个因素决。定电极间距图电场测示意图。两电极传感器电压的测量值由电极间距决定,,,理论上间距越大灵敏度越高这对探测装置是。有种类型的电极能够用来测量水中的电场有利的地球物理测量的电极传感器的基线能够达、、、、,,惰性元素例如碳钦金石墨银到十几米长但为了精确测量一艘船的电场信号以、、。,。,氯化物形成物例如银锡石墨达到测距的目的最大基线长度最好不要超过,,在海水中惰性材料通常具有可极化的性质随
5、这是因为电场本身的梯度在近场是变化的基线越,,,着电极表面状况和流过电流的变化电压变化很大长在船下方某一点处代表真实电场的测量值就越,。,,不适合用做低噪声传感器基于高科技的碳纤维在不准确因此当以测距为目的时在数十米深的,,低频时受电容性的影响同样不适合在接近直流频水中测量船的电场信号基线的长度和灵敏度将会。。,率上进行低噪声测量受到限制可以断定以测距为目的的任何灵敏度,,第种类型材料在海水中形成氯化物不可极的改善都必须考虑这些因素而不能仅仅增加电极,,。,,化当电流有很小变化时电极会产生相应的电压的间距实际上传
6、感器尺寸越小越容易布放。,,,。变化许多氯化物电极有毒不适合广泛应用但对于三轴传感器间距太大是不现实的,是无毒并且有很好的稳定性它用于阴极传感器的外壳,保护控制有多年的历史军事应用也接近年传感器电极和传感器外壳都使用坚韧的工程,,。塑料材料这样外壳本身不产生电场但如果使了。所有类型的传感器都受到海洋生物污垢的影用金属结构则会产生电场,,,响而遮挡电极的冒状物能够在减少污垢增长的同外壳的形状能够放大电场例如球体能够产,。。时也不妨碍传感器正常工作而且银离子能够起到生的增益这种信号增益叫做形状增益对于,。,生物杀灭剂
7、的作用可以减少海洋生物污垢的增长给定的灵敏度和噪声规定球体可以减少电极间的,,。所以电极对自身有附加保护的能力试验距离因而球体是非常有用的在电场信号处理时,证明电极在海水中工作多天海洋生物污垢都不需要考虑传感器在海水中引起的电场畸变并应计。。会对其产生影响算传感器形状在每个轴上引起的灵敏度改善,公司使用了特别研制的电极这边界元法进行电极和传感器的设计,种电极的自噪声水平低于毫微伏的范围有几个微,,伏的偏移量甚至在直流时电极与海水的接触阻抗为了有效地设计电场传感器精确地确定电极水雷战与舰船防护第卷。,在海水中的阻抗
8、是很重要的电极的阻抗由许多因电极通常被安放在非导电材料的底部这会影,。,素决定其中最重要的个因素是电极的几何形状响电极的阻抗如果考虑底部的影响很难获得解。,。和包裹它的材料下面将探讨海水中电场传感器的析表达式必须引入数值分析其中适合计算任意。,阻抗是如何受包裹材料以及包裹影响的对一个圆形状电压和电流分布的一种方法是边界元法,。,柱形电极传感器用边界元对传感器建立模型在设计
