Первые результаты наблюдения атмосферного электрического поля с помощью электрометра CS110 на обсерватории ”Паратунка”, Камчатка
- Институт космофизических исследований и распространения радиоволн, с.Паратунка, Камчатка, Россия
Атмосферное электрическое поле является объектом интенсивных научных исследований. Экспериментальную основу для таких исследований обеспечивают мониторинговые измерения АЭП на обсерваториях, а также специальные измерения на временных станциях.
На Геофизической обсерватории ”Паратунка” ИКИР ДВО РАН регулярные наблюдения за АЭП ведутся с 1996 года. В качестве измерителя используется широко распространенный датчик напряженности электрического поля (электрометр) ”Поле-2”, обеспечивающий получение достоверных и качественных результатов. Однако, этот прибор является устаревшим, как конструктивно (по элементной базе и схемотехнике), так и физически, из-за износа механических узлов. В связи с этим, в 2015 г. ИКИР приобрел современный цифровой электрометр CS110 (Campbell Scientific, Inc., США), измерения которого выполняются на том же методическом принципе, что и в датчике "Поле-2": модуляция электростатического поля движущейся пластиной. Однако в отличие от "Поля-2"с вращающейся с большой скоростью пластины, в CS110 используется модулирующая пластина с возвратно-поступательным движением. Кроме того, измерительный элемент CS110 ориентирован вниз, что предохраняет его от накопления снега, создающего проблемы для ”Поля-2” во время сильных снегопадов. Чувствительность CS110 в диапазоне от -2200 до +2200 В/м составляет 0.32 В/м, среднеквадратическое значение шума 0.42 В/м. Передача данных в компьютер происходит по каналу WiFi, синхронизация внутреннего таймера по PPS-сигналу встроенного приемника GPS, выполняется контроль (и регистрация) тока утечки, температуры и влажности датчика CS110, буферная память и питание от батареи обеспечивают автономные измерения в течение 7 сут. Кроме того, электрометр CS110 оснащен внешними метеорологическими датчиками: температуры, влажности и осадков.
Электрометр CS110 был установлен на ГФО ”Паратунка” в ноябре 2015 г., место установки - плоская крыша технического павильона, размер примерно 6х6 м, покрытие битумное. Датчик электрометра, бокс для электроники, GPS-антенна и внешние метеодатчики были закреплены на металлической опоре на высоте около 1.5 м. Для сбора данных используется штатное программное обеспечение LoggerNet, частота измерений 1 Гц.
В докладе представлены результаты многомесячных измерений вертикального градиента потенциала Ez с помощью электромера CS110. Сделано сравнение с данными электрометра ”Поле-2”, выполнены оценки надежности и эффективности нового прибора в различных условиях эксплуатации: при обильных осадках, в т.ч. во время снегопадов, при высоком уровне снежного покрова, при отключениях электроэнергии и т.п. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 14-11-00194.
