Измеритель электрических свойств горных пород и руд

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД,содержащий последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель и усилитель мощности, этгшонный резистор , один из выводов которого заземлен , четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, первый тОковый электрод которого подключен к выходу усилителя мощности, а второй к эталонному резистору, буферный усилитель, каналы измерения активной и реактивной составляющих, сигнальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя, а опорные с выходами фазорасщепителя, о тличающ , ийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения производительности тру-да , в него.введен дополнительный усилитель дифференциального типа, S входы которого соединены с измери (Л тельными элект одами четырехэлектродного датчика, а выход - с инвертирующим входом усилителя мощности,, причем вход буферного усилителя подключен к второму токовому электроду g четырехэлектродного датчика. 4 О NU 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„! 404 4 А

Ъ з(Я) 6 01 R 27/00

;:д

j3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Ф

) К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3430036/18-21 (22) 23.04.82 (46) 07.09.83. Бюл. М 33 (72) В.И. Юзов, A.À. Голосов, Ж.К. Болотина и С;Н. Ронжин (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.738(088.8) (56) 1; Савицкий A.П., Юзов В.И.

Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород. В сб.: Методы разведочной геофизики, вып. 8, Электроразведка, Л., с. 142-148.

2..Исследование и экспериментальная проверка возможности создания аппаратуры для комплексных измерений свойств горных пород — Отчет НИР

Р 72002672, Красноярский политехни- . ческий институт, 1975 (прототип). (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОИСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД,содержащий последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель и усилитель мощности, эталонный резистор, один из выводов которого заземлен, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, первый токовый электрод которого подключен к выходу усилителя мощности, а второй к эталонному резистору, буферный усилитель, каналы измерения активной и реактивной составляющих, сигнальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя, а опорные с выходами фазорасщепителя, о тл и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения производительности труда, в него. введен дополнительный усилитель дифференциального типа, входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектрод ного датчика, а выход — с инвертирующим входом усилителя мощности,, причем вход буферного уснлителя подключен к второму токовому электроду четырехэлектродного датчика.

1040434

Изобретение относится,к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при геофизических исследованиях свойств горных пород на образцах и обнажениях, а также при модельных исследованиях.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель, двухэлектродный датчик с измеряемым образцом и эталонный резистор, а также 10 схему сравнения, один из входов которой соединен с общей точкой двухэлектродного датчика и эталонного резистора, основной и избирательный усилители, соединенные последова- 15 тельно, два синхронных детектора, сигнальные входы которых-подключены к выходу основного усилителя, опорные — к выходам фазорасщепителя, а выход вЂ,к стрелочным нуль-индикаторам, кроме того, между выходами фазорасщепителя и входами схемы сравнения включены схемы компенсации по активной и реактивной составляющим комплексной электропроводности fl) .

При использовании устройств, требующих ручной компенсации, особенно по двум квадратурным составляющим, на проведение измерений необходимы значительные затраты времени, что снижает производительность труда.

Кроме того, применение двухэлектродных датчиков приводит к заметным погрешностям из-за влияния переходных. сопротивлений на границах электрод — образец, особенно при низкоомных образцах горных пород.

I 3

Наи более бли з ким к предлагаемому является устройство, содержащее 40 последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель и усилитель мощности, эталонный резистор, один из выводов которого заземлен, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, первый токовый электрод которого подключен к выходу усилителя мощности, а второй — к эталонному резистору, буферный усили-. тель, дифференциального типа, входы которого соединены с измерительными 50 электродами четырехэлектродного датчика, а также каналы измерения активной и реактивной составляющих, сигнальные входы которых подключены к выходу буферного усилителя, опор- 55 ные — к выходам фазорасщепителя $2) .

Падение напряжения между измерительными электродами четырехэлектродного датчика в таком устройстве ока-,Я зывается равным Вых К 7. б5 где Р - входное напряжение усилителя мощности;

Йо - величина эталонного резистора;

Е и.Е - сопротивление образца между

Х токовыми электродами и измерительными электродами соответственно; коэффициент усиления усилителя мощности, Независимость измерения обеих составляющих обеспечивается при выборе

Д )(100-300) душок где Z — максимальное значение соtllQ x противления. образца (между токовыми электродами) на выбранном диапазоне.

При выполнении последнего условия с погрешностью,не превышающей величины

2, 6с —, R определение активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления можно производить bio формулам д „ua 1

Rx xRО Е

uð, хx о Е ) где К,ХХ вЂ” активная и реактивная составляющие сопротивления измеряемого образца

Цп, U — выходные напряжения в . каналах измерения активной и реактивной составляющих;

k — коэффициенты усиления каа Р налов измерения активной и реактивной составляющих; коэффициент,.усиления буферного усилителя, причем выходные индикаторы прибора могут быть проградуированы непосредственно в значениях сопротивлений.

Однако в геофизической практике принято пользоваться не значениями сопротивлений образца, а проводимостями в параллельной схеме замещения, что заставляет прибегать к пересчету значений по формулам х "x =...,,ь=„, „... к+ х х+ х — г где и Ь вЂ” активная и реактивная составляющие проводимости.

Необходимость пересчета приводит к дополнительным затратам времени, снижает производительность труда.

Для поддержания погрешности,измерений на достаточно низком уровне приходится выбирать большие эталонные резисторы, что уменьшает коэффициент

1040434

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение заданной частоты, которое . поступает на вход фазорасщепителя

2., С выхода фаэорасщепителя 2 напряжения, сдвинут4е по фазе на 90, поступают на опорные входы каналов измерения активной 7 и реактивной 8 составляющих проводимости, кроме то-. го, одно из. напряжений подается на неинвертирующий вход усилителя 3 мощности. Сигнал с выхода усилителя

3 мощности подается на последовательную цепь, состоящую из четырехэлектродного датчика 5, подключенно" го своими токовыми электродами, и эталонного резистора 4. Напряжение с измерительных электродов четырехэлектродного датчика 5 через дополнительный усилитель 9 дифференциального типа подается на инвертирующий вход усилителя 3 мощности. Сигнал с эталонного резистора 4 через буферный усилитель б подается на,входы каналов измерения активной 7 и реактивной 8 составляющих комплексной проводимости, где измеряются и регистрируются.

Величина выходного напряжения усилителя 3 мощности определяется выражением 0 "= z,„

Ъ."Я, М2 1,„ где К вЂ” коэффициент усиления дополнительного. усилителя 9, а падение напряжения на эталонном резисторе 4 оказывается равным

Ro

4» о

Kê к

При выполнении условия и (10- . (О )

Zkq

2 » 1 2 определение активной н реактивной

Ъ составляющих комплексной. проводимости образца может производиться по формулам 2 1 4 l

Ко В "s k V, 0 К .КР с .погрешностью, не превышающей зна- ., чения

7, 1о

S"-—

L k К2

60 причем выходные индикаторы .прибора могут быть проградуированы непосредственно в значениях проводимости. жгород, ул. Проектная,4 передачи датчика-преобразователя до величины

М

) R, а это, в свою очередь, приводит к увеличению случайных составляющих погрешностей измерений, связанных с . собственными шумами буферного усили- теля и измерительных каналов, а также с внешними помехами.

Цель изобретения — повышение точности измерений и увеличение произ- водительности труда.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий после.довательно соединенные задающий ге-. нератор, фазорасщепитель и усилитель мощности, эталонный резистор, один из выводов которого заземлен, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, первый токовый электрод которого подключен к выходу усилите-. 2О ля мощности, а второй — к эталонному резистору, буферный усилитель, ка- . налы измерения активной и реактив-. ной составляющих, сигнальные входы которых соединены с выходом буфер- 25 ного усилителя, а.опорные — с выходами фазорасщепителя, введен дополнительный усилитель дифференциального типа, входы которого соединены с измерительными электродами четы- 3Q рехэлектродного датчика, а выход— с инвертирующим входом усилителя мощности, причем вход буферного.усилителя подключен к второму токовому электроду четырехэлектродногодатчика.35

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий гене- 4 ратор 1, фазорасщепитель 2, усилиI тель 3 мощности дифференциального типа, эталонный резистор 4, один из выводов которого заземлен, четырех-электродный датчик 5 с измеРяемым . 45 образцом, первый токовый электрод, которого соединен с выходом усилителя 3 мощности, а второй — с эталонным резистором 4, буферный усилитель б, вход которого подключен к второму токовому электроду четырехэлектрод" ного датчика 5, каналы измерения активной 7 и реактивной 8 составляющих проводимости, сигнальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя б, а опорные — с вы- 55 ходами фазорасщепителя 2, а также дополнительный усилитель 9 дифференциального типа, входы которого под- ключены к измерительным электродам четырехэлектродного датчика 5, а его выход — к инвертирующему входу усилителя 3 мощности °

ВНИИПИ Заказ 6924/50

Филиал ППП "Патент",, г. У

Тираж 710 Подписное