專利名稱：：海洋電場傳感器的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種海洋電場傳感器，特別涉及這樣一種電場傳感器，該電場傳感器包括至少兩個容器，每一容器中有至少一個電極，容器內(nèi)充滿電解質(zhì)，容器經(jīng)軟管與周圍海水連通，電極與一信號處理單元連接。
背景技術：
：現(xiàn)有技術主要包括兩類通常使用在海洋電磁場探測中的電場傳感器。第一類傳感器使用很長的絕緣電線連接Ag-AgCl、Pb-PbCl或其它電解質(zhì)與一記錄單元(例如Coxetal1971;Filloux1973;Webbetal.1985)。電極間的距離通常很大，一般在100—1000m。這類電場傳感器可把信號電平提升到比電極噪聲高得多。此外，由于電極分得很開，因此可對由湍流、波浪和溫度-鹽濃度的變動生成的電場取平均值，這些電場的大小只有數(shù)米。由于電極分得很開，因此它們常常工作在不同壓力和溫度下。這可導致所記錄信號的很大飄移。飄移速度決定于電極的成分和結構。表l示出影響4類電極的飄移的參數(shù)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>在第二類鹽橋型傳感器(Filloux1974)中，電極一起放置在一儀表殼體中，用只長數(shù)米的絕緣軟管與海水連接。鑒于常用這類傳感器獲得長期電場的數(shù)據(jù)，因此用一稱為"斷續(xù)器"的特殊裝置消除由溫度和壓力變動造成的0點飄移。由于測量基點的長度較短，因此這類傳感器的靈敏度比第一類低。另一方面，它們的特點是穩(wěn)定性高、測得的信號的飄移最小。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是消除現(xiàn)有技術的至少一個缺點。該目的由下述說明和后附權利要求指出的特征實現(xiàn)。本發(fā)明涉及一種測量海洋中電場各分量的新型傳感器。該傳感器結合了現(xiàn)有傳感器測量靈敏度高、穩(wěn)定性好、從而不受變動的溫度、壓力、湍流、波浪和鹽濃度變動的影響這些主要優(yōu)點。為簡單起見它無需包括用于長期測量的"斷續(xù)器"。按照本發(fā)明第一方面，該電場傳感器包括一對容器。容器整個封閉，只留一與容器連接的軟管的出口。軟管用絕緣材料制成。軟管的一端由流動連通方式與容器連通，而軟管的另一端開口且與一用作定位裝置的鎮(zhèn)重物或一浮體連接，該鎮(zhèn)重物一般為一錨，該浮體一般為一浮筒。在工作位置上兩容器并排，內(nèi)部充滿電解質(zhì)。兩容器中各有至少一個電極、最好是Ag-AgCl電極。軟管的第二開口端用該定位裝置在海水中相對容器置于預定位置上。兩軟管第二開口端的連線的方向表示測量的是電場的哪一分量；該兩端之間的距離決定著測量基點。電極如所公知地與一信號處理單元連接。按照本發(fā)明第二方面，容器中充滿過飽和電解質(zhì)，在電極周圍形成非化學侵蝕環(huán)境，防止海水從軟管流入容器。按照本發(fā)明第三方面，該傳感器包括多對容器，其對應軟管伸展在不同方向上，該傳感器可用來測量若干不同電場分量。按照本發(fā)明第四方面，每一容器有多個電極，該對容器中的成對電極經(jīng)一多信道信號處理單元分別記錄相同的電場分量。按照本發(fā)明第五方面，該傳感器用來順序或連續(xù)比較電極的測量穩(wěn)定性。按照本發(fā)明第六方面，該信號處理單元在檢查全部測量后排除有故障或不穩(wěn)定的一對電極。按照本發(fā)明第七方面，該信號處理單元對由不同對工作正常的電極獲得的數(shù)據(jù)取平均值，從而提高信號/噪聲比。下面結合一優(yōu)選實施例的非限制性例子，附圖中圖l為本發(fā)明一傳感器的原理圖，該傳感器有一對電極，電極取向成可測量一水平電場分量；圖2所示傳感器原理同圖1，但該傳感器有4對電極；以及圖3為本發(fā)明一兩分量傳感器的原理圖，傳感器的一部分用來測量電場的一水平分量，傳感器的另一部分用來測量電場的另一水平分量或垂直分在各附圖中，S表示本發(fā)明一傳感器，該傳感器包括兩裝有電極3，4的容器l，2。容器l，2浸沒在水體W中。電極3，4用電纜5與一信號處理單元6連接。容器l，2用絕緣材料制成，其中充滿過飽和電解質(zhì)E。軟管7，8的第一端7a，8a通過流動方式分別與容器l，2連通。軟管7，8的第二端7b，8b分別通向周圍水體W。軟管用絕緣材料制成，其中充滿海水。軟管7，8第二端7b，8b上有使得第二端7b，8b相對容器l，2定位的裝置如鎮(zhèn)重物9a或浮體9b(見圖3)。軟管7，8第二端7b，8b之間的連線B的方向決定著所測量的是電場的哪一分量，端7b，8b之間的距離MB構成測量基點。具體實施方式圖1示出本發(fā)明傳感器s的最簡單實施例。圖2示出傳感器S'的一例，其特征在于，穩(wěn)定性提高，電極噪聲比圖l所示傳感器S低。傳感器S，的改進特征由在容器1，2中各設置多個電極3，3'，3",3"'和4，4，，4"，4，"以及記錄多信道的信號處理單元6實現(xiàn)。圖3示出一由4個容器1，l'，2,2'和4根軟管7，7，，8，8'構成的兩分量電傳感器S"。視軟管的自由端7b，7b'，8b，8b'的相對分布而定，傳感器S"可同時記錄電場的兩個水平分量或一個水平與一個垂直分量?？捎孟鄳Y構測量電場的整個矢量。如上所述，公知的電傳感器可分為兩類。第一類傳感器使用其兩電極設置在兩端的大測量基點。這類傳感器由于信號振幅與測量基點的長度成正比而信號/噪聲比良好。大測量基點還使得由小規(guī)模干擾和異質(zhì)生成的電信號衰減。另一方面，這類傳感器測得的信號容易飄移。為減小飄移得小心選擇自位勢和溫度和壓力系數(shù)相近的成對電極。但是這些傳感器的設計本身就決定了電極之間的距離很大，因此電極處于十分不同的狀態(tài)下。用來測量垂直電場的傳感器的情況更是如此。此時，由于兩電極所處深度不同、從而周圍的溫度、壓力和鹽濃度不同，因此即使兩電極經(jīng)仔細挑選，所測信號的飄移也很大。在鹽橋傳感器中，兩電極靠得很近且使用"斷續(xù)器"，因此信號飄移大大減小。但是，該傳感器的低靈敏度及其易受小規(guī)模干擾和異質(zhì)的影響使得它的應用大打折扣。圖1所示傳感器使用長軟管即大測量基點和兩放置得很近的電極而結合了現(xiàn)有傳感器的優(yōu)點。事實上，由于兩電極靠得很近，因此由該結構中這些靈敏元件(傳感器)造成的飄移得以消除。軟管的長度決定于所需信號/噪聲比，在傳感器測量水平電場時可為數(shù)米一數(shù)公里，在傳感器測量垂直電場時只受水深的限制。圖2先進的傳感器S'在容器1，2中各使用4個電極3—3"'，4一4"，。4信道信號處理單元6使用不同對電極同時測量電場。對測量結果進行分析，以消除噪聲或不穩(wěn)定性無法接受的信道，然后對這些信號作進一步處理，包括取平均值或作精細篩選。權利要求1、一種測量海洋電場的傳感器(S)，其特征在于，該傳感器(S)包括—把所測信號從傳感器(S)傳到一信號處理單元(6)的信號傳輸裝置(5)；—至少兩個由絕緣材料制成、為電解質(zhì)(E)充滿、各裝有至少一個電極(3，4)的封閉容器(1，2)；—至少兩個由絕緣材料制成的軟管(7，8)；—軟管的至少一個第一端(7a，8a)與容器(1，2)由流動連通方式連通，軟管的第二端(7b，8b)開口且裝在精確定位軟管第二端(7b，8b)的裝置(9a，9b)上；—軟管(7，8)中充滿與傳感器(S)在運轉(zhuǎn)狀態(tài)下浸沒在其中的介質(zhì)相同的介質(zhì)(W)；以及兩容器(1，2)構成一對容器，兩容器(1，2)互相靠得較近而處在大致相同的溫度、壓力和化學狀態(tài)下。2、按權利要求1所述的傳感器(S)，其特征在于，電極(3，4)為Ag-AgCl電極。3、按權利要求1所述的傳感器(S)，其特征在于，電解質(zhì)(E)過飽和，在電極(3，4)周圍形成非化學侵蝕環(huán)境。4、按權利要求1所述的傳感器(S)，其特征在于，軟管第一端(7a，8a)經(jīng)容器(1，2)頂部一通道與容器(1，2)連接。5、按權利要求1所述的傳感器(S)，其特征在于，所測電場分量決定于一對容器(1，2)的軟管第二端(7b，8b)之間的連線B的方向。6、按權利要求1所述的傳感器(S)，其特征在于，該對容器(1，2)的軟管第二端(7b，8b)的位置可任意變動。7、按權利要求l所述的傳感器(S)，其特征在于，該傳感器(S)包括權利要求書第2/2頁一對容器(1，2)。8、按權利要求l所述的傳感器(S)，其特征在于，該傳感器(S)包括至少兩對容器(1，2，l，,2，)，每對容器(1，2，1，，2，)的電極(3—3，"，4一4，")經(jīng)不同的獨立的信號處理信道以信號通信方式與該信號處理單元(6)連接。9、按權利要求i所述的傳感器(s)，其特征在于，每一容器(i，2，r，2，)有多個電極(3—3'"，4—4，，，)，它們一起獨立測量相同電場分量。10、按權利要求l一9所述的傳感器(S)，其特征在于，把所測信號從該傳感器(S)傳到該信號處理單元(6)的信號傳輸裝置(5)包括互連特性特殊的選定電極(3—3，"，4-4，")的裝置。全文摘要一種測量海洋電場的傳感器(S)，該傳感器(S)包括至少兩個電極(3，4)；把所測信號從傳感器(S)傳到一信號處理單元(6)的信號傳輸裝置(5)；至少兩個由絕緣材料制成、為電解質(zhì)(E)充滿的封閉容器(1，2)；至少兩個由絕緣材料制成的軟管(7，8)；軟管的至少一個第一端(7a，8a)與容器(1，2)連通，軟管的第二端(7b，8b)開口且裝在精確定位軟管第二端(7b，8b)的裝置(9a，9b)上；軟管(7，8)中充滿與傳感器(S)浸沒在其中的介質(zhì)相同的介質(zhì)(W)；以及兩容器(1，2)構成一對容器，兩容器(1，2)互相靠得較近而處在大致相同的溫度、壓力和化學狀態(tài)下。文檔編號G01V3/12GK101401011SQ200780009172公開日2009年4月1日申請日期2007年3月12日優(yōu)先權日2006年3月15日發(fā)明者帕維爾·巴爾蘇科夫,本森Sh·辛格,愛德華B·法因貝格申請人:先進碳氫化合物繪圖公司