Зонд для измерения магнитной восприимчивости жидких и сыпучих сред

 

1. ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД, содержащий источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, жестко связанные между собой и заключенные в немагнитный цилиндрический герметичный корпус , и измерительный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительноети измерений, корпус выполнен из двух отличающихся по длине цилиндрических частей, диаметр одной из которых превышает диаметр другой в 2-5-раз , с механизмам периодического перемещения источника магнитного поля и Mai- ниточувствительного преобразователя, расположенным внутри части корпуса с большим диаметром. W. г VAf . //J-/г/ . -J i -f Фм f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) зал G 01 R 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОЩГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3398445/18-21 (22) 19.02.82 (46) 07.07.83. Бюл. И 25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) И.П.Ананьев (71) Агрофизический научно-исследо-, вательский институт (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1 556397, кл. G 01 R 33! 16, 1972.

2. Геофизическая аппаратура. Сб., выл.69, Л., "Недра", 1979, с.40-49. (54)(57) 1. ЗОНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ЖИДКИХ И СЫПУ"

ЧИХ СРЕД, содержаший источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, жестко связанные между собой и заключенные в немагнит ный цилиндрический герметичный корпус, и измерительный блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, корпус выполнен из двух отличающихся по длине цилиндрических властей, диаметр одной из которых превышает диаметр другой в 2-5.раз с механизмом периодического перемещения источника магнитного поля и магниточувствительного преобразователя, расположенным внутри части корпуса с большим диаметром.

2. Зонд tlo fl. 1, o T л H ч а ю шийся тем, что механизм периодического перемещения выполнен в виде электродвигателя и общей рамы, на .которой жестко укреплены источник магнитного поля, магниточувствитель1 02 7660 ный преобразователь и измерительный блок, периодически, перемещающиеся электродвигателем, также жестко укрепленным на общей раме, по немагнитным направляющим, установленным внутри корпуса.

Изобретение относится к измерениям магнитной восприимчивости жидких и сыпучих сред непосредственно в исследуемой среде и предназначено для определения магнитных характеристик илистых донных отложений, придонных слоев воды в морях и оке. анах с целью изучения их свойств и разведки полезных ископаемых, для контроля концентрации химических растворов в сосудах и реакторах (магнитное титрование), для контроля содержания магнитных примесей в жидкостях, в том числе контроля качества очистки промышленных сточных вод от железосодержащих примесей.

Известны зондовые устройства для измерения магнитной восприимчивости горных пород и руд в скважинах,содержащие источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, заключенные в цилиндрический немагнитный корпус Г 1 ).

Однако стабильность нуля и чувствительность. их недостаточны.

Известны зонды, использующиеся для измерения магнитной восприимчивости донных морских отложений, которые содержат заключенные в цилиндрический немагнитный корпус источник,30 магнитного поля (цилиндрическая намагничивающая катушка ) и магниточувствительный преобразователь (датчик

Холла, вставленный в катушку, или измерительная катушка, разнесенная 35 по оси корпуса с намагничивающей катушкой ) (2 J.

Недостатками известных зондов являются низкая температурная и. временная стабильность нуля, что обуслов- 40 лено изменением температуры окружающей среды, во времени и в результате разогрева питающим током размеров намагничивающей и измерительной катушки и их взаимного расстояния. Со- 1

2 ответственно, зонды имеют высокий порог чувствительности, не позволяющий измерять магнитную восприимчивость слабомагнитных -жидкостей, в том числе морской воды, водных растворов химических веществ и примесных вод.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерений за счет повышения стабильности нуля и снижения порога чувствительности.

Указанная цель дсстигается .тем, что в зонде, содержащем источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, жестко связанные между собой и заключенные в немагнитный цилиндрический герметичный корпус, и измерительный блок, корпус выполнен из двух отличающихся по длине цилиндрических частей, диаметр одной из которых превышает диаметр другой в 2-5 раз, с механизмом периодического перемещения источника магнитного поля и магниточувствительного преобразователя, расположенном внутри части корпуса с большим диаметром.

Кроме того, механизм периодического перемещения выполнен в виде электродвигателя и общей рамы, на которой жестко укреплены источник магнитного поля, магниточувствительный преобразователь и измерительный блок, периодически перемещающиеся электродвигателем, также жестко укрепленным на одной раме, по немагнитным направляющим, установленным внутри корпуса.

На фиг.1 изображено устройство зонда; на фиг.2 - вариант конструкции зонда с размещенными на общем каркасе источником магнитного поля, магниточувствительным преобразователем, узлами измерительного устройства и электродвигателем.

Зонд (фиг.1 содержит немагнитный цилиндрический герметичный корпус, состоящий из узкой концевой части I

0 4 эователь 4 введены в узкую часть корпуса зонда 1, исследуемая среда приближена к ним, поэтому магнитное поле источника 3 замыкается через среду и измеряется преобразователем

4. При этом магнитная индукция в преобразователе 4 изменяется в зависимости от знака восприимчивости среды и ориентации источника поля и пре-образователя. В положении,.когда источник 3 поля и преобразователь

4 перемещены в широкую часть корпуса (фиг. 1á), силовые линии источника магнитного поля, действующего на. преобразователь 4, замыкаются внутри корпуса, практически не проникая в среду. Измеряемая преобразователем

4 магнитная индукция в этом случае является нулем отсчета магнитной восприимчивости и характеризует температурное или временное смещение нуля зонда.

Значение магнитной восприимчивости среды определяется по разности показаний измерительного устройства в одном и другом положениях источника поля и преобразователя, благодаря чему обеспечивается высокая стабильность нуля измерений и низкий порог чувствительности. Получение разности показаний обеспечивается либо в самом измерительном устройстве, либо на его выходе по ступенчатому приращению показаний.

При перемещениях источника 3 поля и преобразователя 4 важно обеспечить удаление от них ферромагнитных элементов и узлов зонда, неподвижно установленных внутри корпуса (например, we кт родвигателя 9 ), либо пе ремещение этих элементов и узлов вместе с источником поля и преобразователем, иначе нулевой уровень показаний зонда будет смещаться при перемещениях источника поля и преобразователя внутри зонда.

В представленном на фиг.2 варианте выполнения зонда все его узлы, включая электродвигатель 9 и редуктор 15, неподвижно укреплены на общей раме 16, что обеспечивает постоянство их положения по отношению к источнику 3 поля и преобразователю 4 при-перемещении последних внутри корпуса. Перемещение обеспечивается с помощью шестеренок с бортиками 17, приводимых в движение электродвигателем 9 с редуктором 15, и таких же пассивных шестеренок 18, установленных на раме 16 зр

3 102 766 и широкой - асти 2 в 2-5 раз большего диаметра. Внутри корпуса размещены источник 3 магнитного поля, магниточувствительный преобразователь 4, жестко связанные между собой звеном

5, и механизм 6 периодического перемещения источника поля и преобразователя из узкой концевой части 1 корпуса (фиг. 1с )в широкую часть 2 (фиг.1б ).Внутри корпуса могут раэме- р щаться также узлы измерительного блока 7 и блока 8 управления перемещением и измерением. Приводом механизма перемещения может служить электродвигатель 9 либо пневмо-или гидроцилиндр. Вариант реализации устройства перемещения содержит длинный вал электродвигателя 10 с резьбой, направляющие штыри l1, жестко закрепленные по отношению к электродвигателю 9, трубки 12, в которые входят штыри 11 и которые жестко укреплены на раме 13, несущей блоки

7 и 8, источник 3 магнитного поля и первичный преобразователь 4. На конце трубок установлен фланец 14 с резьбой по оси корпуса, в которую ввинчивается вал двигателя 10.

Устройство работает следующим образом.

При измерениях зонд вводят в исследуемую среду с магнитной восприимчивостью Ж целиком или до установленного уровня (отметки ) на широкой части корпуса. Механизм 6 перемещения, управляемый блоком 8, осуществляет периодическое перемещение источника 3 поля и магниточувствительного преобразователя 4 из узкой части корпуса 1 (фиг.1ся)в широкую часть 2 (фиг.1 б). Это достигается

40 вращением вала электродвигателя 10, который ввинчиваясь или вывинчиваясь из фланца 14, скользящего .вместе с трубками 12 по штырям 11, перемещают раму 13 с установленными на ней

45 источником 3 поля и преобразователем

4. В крайнем нижнем и в крайнем верхнем положениях источника поля и пое образователя электродвигатель 9 отключается, и преобразователем 4 производится измерение индукции магнитного поля источника 3.

Начальное значение магнитной индукции источника 3 в преобразователе

4 компенсируется при настройке зонда >>

1,с помощью дополнительного источника поля или электрической схемы В положении, когда источник 3 поля и преобра% 10276 и перемен1ающихся по немагнитным зубчатым рейкам 19, жестко установленным внутри корпуса.

Перемещение источника 3 поля и преобразователя 4 из одного положения в другое осуществляется с периодом

10-:20 с. При этом в течение 3-,5 с осуществляется измерение в одном и столько же в другом положениях, и по 2-5 с расходуется на перемещение 16 из одного положения в другое.В интервалы времени, когда происходят измерения, двигатель выключается и не создает помех измерительному устройству. I fi

В качестве источника 3 магнитного поля целесообразно использовать намагничивающую катушку, питаемую током с частотой, выбираемой из условия исключения погрешности от элект- щ ропроводности среды. Использование переменного намагничивающего поля вместо постоянного исключает влияние магнитного поля Земли на результат измерений магнитной восприимчивости 2S среды.

Магниточувствительным преобразователем 4 может служить феррозонд, преобразователь Холла, измерительная в катушка. Использование феррозонда и преобразователя Холла предпочтительнее, так как измерительная катушка имеет выходной сигнал, совпадающий по частоте с намагничивающим полем, что затрудняет борьбу с наводками от источника поля на измерительную цепь.

Оси. намагничивающей катушки и магниточувствительного преобразователя

60 4 могут быть ориентированы вдоль оси . зонда или перпендикулярно к ней.

Расстояние между источником 3 по.ля и преобразователем 4 выбирается приблизительно равным наружному диаметру широкой части 2 зонда. Такое расстояние обеспечивает проникновение намагничивающего поля в среду

/ в положении, когда источник поля и преобразователь введены в узкую часть зонда, и практически пслное замыкание его внутри зонда в положении, когда они находятся в широкой части зонда.

Возможно также размещение магниточувствительного преобразователя внутри намагничивающей катушки.

Благодаря выполнению зонда в положении, при котором источник поля и преобразователь находятся в широкой части корпуса, производится автоматически корректировка нуля, а в положении,при котором источник поля и преобразователь введены в узкую часть корпуса, - измерение ма нитной восприимчивости, среды,чем и обеспечивается высокая стабильность нуля и низкий порог чувствительности. Размещение источника поля, преобразователя узлов измеритель1 ного устройства и электродвигателя на общем каркасе, перемещающемся внутри немагнитного корпуса зонда, исключает смещение нуля магнитной восприимчивости за счет изменения положения истсчника поля и преобразователя по отношению к ферромагнитным элементам зонда (электродвигатель, детали узлов измерительного устройства ).

1027660

Составитель Е.Данилина

Редактор С.Квятковская Техред C.Мигунова

Корректор С.Векмар

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4733/50 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5