Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД по авт.св. № 883791, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности труда при измерении комплекса характеристик и точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные задатчик временных интервалов, распределитель импульсов, дополнительный адресный счетчик, оперативный запоминающий блок и вычислитель , причем вход задатчика временных интервалов соединен с выходом вычислителя, информационные входы оперативного з апоминающего блока - с выходами регистраторов, а выходы распределителя импульсов - с входами вычислителя, оперативного запоминающего блока и задающего генератора. V

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

M51) 01 R 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ фР . л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 883791 (21) 3561858/18-21 (22) 10. 03. 83 (46 ) 30. 06. 84. Бюл. Р 24 (72 ) В.K. Юзов, A.A. Голосов, Ю.Б. Зархин и А.П.Гродня (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.735(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 883791, кл. G 01 R 27/02, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

И РУД по авт.св. 9 883791, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности труда

„„SU„„1100569 A при измерении комплекса характеристик и точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные задатчик временных интервалов, распределитель импульсов, дополнительный адресный счетчик, оперативный запоминающий блок и вычислитель, причем вход задатчика временных интервалов соединен с выходом вычислителя, информационные входы оперативного запоминающего блока — с выходами регистраторов, а выходы распределителяимпульсов — с входами вычислителя, оперативного запоминающего блока и задающего генератора.

И

1100569

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может .быть использовано при геофизических исследованиях.

По основному авт.св. Р 883791 известно устройство для измерения 5 электрических свойств горных пород и руд, предназначенное для измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления образцов горных пород и руд и содержа- 1р щее последовательно соединенные задающий генератор и адресный счетчик,два идейтичных канала измерения активной и реактивной составляющих, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные постоянный запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, сумматор, фильтр нижних частот, перемножитель, основной усилитель и регистратор, буферный усилитель, выход которого подключен к второму выходу перемножителя, а также последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель мощности и двух-либо четырехэлектродный датчик, причем выходы адресного счетчика соединены с входами постоянных запоминающих блоков ,обоих каналов, выходы цифроаналоговых преобразователей каждого канала соединены с вторыми входами . 30 сумматора соседнего канала и, кроме того, выход цифроаналогового преобразователя активного канала соединен с входом фильтра нижних частот, а выход датчика — с входами 35 буферных усилителей обоих каналов(1 .

Известное устройство обладает достаточно высокой точностью в широком диапазоне рабочих частот, однако непосредственно позволяет измерять 4р лишь активную и реактивную, составляющие комплексного сопротивления ооъектов.

Вместе с тем в современной геофизике используется значительно боль-45 шее число параметров и характеристик, описывающих электрические свойства. горных пород и руд, в частности, переходные характеристики, модуль и фаза комплексного сопротивления, активная и реактивная проводимости, а также такие параметры, как коэффициенты вызванной поляризации и частотной дисперсии и прочее.

Все вышеуказанные дополнительные характеристики горных пород и руд могут быть получены лишь расчетным путем по основным непрсредственно измеренным активной и реактивной составляющим комплексного сопротивле-60 ния, Такой пересчет нередко сопровождается дополнительными погрешностями иэ-за субъективных ошибок при вводе данных в вычислитель, кроме того, вычисление дополнительных параметров 65 и характеристик требует значительных затрат времени. цель изобретения — повышение производительности труда при измере-. нии комплекса характеристик и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и адресный счетчик, два идентичных канала измерения активной и реактивной составляющих, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные постоянный запоминающий блок, цифроаналоговый преобразователь, сумматор, фильтр нижних частот, перемножитель, основной усилитель и регистратор, буферный усилитель, выход которого подключен к второму выходу перемножителя, а также последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель мощности и двухлибо четырехэлектродный датчик, причем выходы адресного счетчика соединены с входами постоянных запоминающих блоков обоих каналов, выходы цифроаналоговых преобразователей каждого. канала соединены с вторыми входами сумматоров соседнего канала, выход цифроаналогового преобразователя активного канала, выход цифроаналогового преобразователя активного канала соединен с входом фильтра нижних частот, а выход датчика— с входами буферных усилителей обоих каналов, введены последовательно соединенные эадатчик временных интервалов, распределитель импульсов, дополнительный адресный счетчик, оперативный запоминающий блок и вычислитель, причем вход эадатчика временных интервалов соединен с выходом вычислителя, информационные входы оперативного запоминающего блока — с выходами регистраторов, а выходы распределителя импульсов

-с входами вычислителя, оперативного запоминающего блока и задающего генератора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, выход которого подключен к входу адресного счетчика 2, а выходы последнего — к управляющим входам постоянных запоминающих блоков 3-1 и 3-2. Два идентичных канала формирования опорных напряжений содержат последовательно соединенные постоянные запоминающие блоки 3-1 и

3-2, цифроаналоговые преобразователи

4-1 и 4-2, сумматоры 5-1 и 5-2, фильтры 6-1 — 6-3 низких частот выходы фильтров 6-1 и 6-2 подключены к управляющим входам перемножителей

7-1 и 7-2. Второй вход сумматора

1100569 а

-5

1 !

При подаче с задающего генератора

1 напряжения соответствующей частоты на адресный счетчик 2, последовательно меняются выбираемые адреса в постоянных запоминающих блоках 3-1 и 3-2, коды чисел с их выходов поступают на цифроаналоговые преобразо ватели 4-1 и 4-2, которые вырабаты- 60 вают квазигармонические сигналы.

Эти сигналы после дополнительной фильтрации фильтрами 6-1 — 6-3 нижних частот, позволяющей дополнительно ослабить верхние гармоники, 65

5-1 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 4-2, а сумматор

5-2 — с выходом цифроаналогового преобразователя 4-1. К выходу цифроаналогового преобразователя 4-1, кроме того, подключены последователь но соединенные фильтр 6-3 нижних час тот, .усилитель 8 мощности, датчик 9 (двух-либо четырехэлектродный) и буферные усилители 10-1 и 10-2, выходы которых подключены к сигналь- 0 ным входам перемножителей 7-1 и 7-2 соответственно. Выход каждого иэ перемножителей 7-1 и 7-2 через основ ные усилители 11-1 и 11-2 подсоеди-. нены к регистраторам 12-1 и 12-2.

Оперативный запоминающий блок 13 своими информационными входами соединен с выходами регистраторов 12-1 и 12-2, управляющими входами — с выходами дополнительного адресного счетчика 14 и распределителя 15 импульсов, а выходами — с входом вычислителя 16. Задатчик 17 временных интервалов своим выходом подключен к входу распределителя,15 импульсов, а входом — к управляющему выходу вычислителя 16. Выходы распределителя 15 импульсов, кроме того, соединены с управляющими входами вычислителя 16., адресного дополнительного счетчика 14 и задающего генератора 1.30

Устройство работает следующим образом.

В постоянных запоминающих блоках

3-1 и 3-2 хранятся по 32 восьмиразрядных кодовых числа, обеспечивающих 35 при последовательной смене адресов получение на выходе цифроаналоговых преобразователей 4-1 и 4-2 двух сдвинутых на четверть периода копий квазисинусоидального сигнала, в 40 которых подавлена .значительная часть гармоник, ь частности, с второй по четырнадцатую.

Задатчик 17 временных интервалов вырабатывает короткие импульсы, следующие с частотой, определяемои 45 временем установления показаний в измерительной части прибора, и подает их на вход распределителя 15 импульсов. Первым импульсом с выхода распределителя 15 импульсов устанав- 50 ливается высшая частота повторения импульсов задающего генератора 1. м используются в качестве опорных напряжений в перемножителях 7-1 и 7-2 и после усиления усилителем 8 мощности — для возбуждения датчика 9.

В сумматорах 5-1 и 5-2 производится сложение квадратурных составляющих сигналов, что при выборе соответствующих весовых коэффициентов обеспечивает компенсацию фазовых сдвигов в каналах измерения активной и реактивной компонент сигнала. Выходной сигнал датчика 9 через буферные усилители 10-1 и 10-2, имеющие большое входное сопротивление, подается на сигнальные входы перемножителей 7-1 и 7-2; Выходные сигналы перемножителей 7-1 и 7-2, усиленные основными усилителями 11-1 и 11-2, поступают на входы регистраторов

12-1 и 12-2, где преобразуются в цифровую форму и индуцируются.

Вторым импульсом с распределителя

15 импульсов сигналы с регистраторов 12-1 и 12-2 записываются в оперативный запоминающий блок 13., после чего третьим импульсом с распределителя 15 импульсов сигналы с выхода опертивного запоминающего блока 13 передаются на вход вычислителя 16 ° Четвертым импульсом с распределителя 15 импульсов изменяется состояние дополнительного адресного счетчика 14 и одновременно подается сигнал на задающий генератор 1, приводящий к перестройке частоты последнего на следующее вдвое меньшее значение., и сигнал, запускающий вычислитель на начало вычислений. По измеренным на первой частоте значениям активного R u реактивного Х сопротивлейий в последовательной схеме замещения образца и заранее измеренной постоянной.

К образца (при цилиндрическом образце с дисковыми электродами постоянная К равна:

„-,дг

49 где d и 9 — соответственно диаметр образца и расстояние между измерительными электродами) вычисляются: удельная активная р и реактивная (шР ) составляющие комплексного сопротивления образца в последовательной схеме замещения, удельные активная и реактивная Ъ составляющие комплексной проводимости в параллельной схеме замещения, а также модуля удельных сопротивлений (у):и проводимости 7, в необходимых случаях фазовый сдвиг М, причем расчет исковых величин ведется по соотношениям

1100569

Т „(1 с

Гвю

K+4

AK= Á X,Ñ к, ГО=К где

h(j=-," (й (t)+s" ц), 45

50 к„

f=arctg

Подобные циклы измерений и вычислений производятся последовательно на всех 16 рабочих частотах.

После окончания измерений активной и реактивной составляющих комплексного сопротинления образца и за= писи результатов измерений в оперативный запоминающий блок 13 вычислитель 16 под управлением распреде лителя 15 импульсов переходит к расчету переходных характеристик 15 образцов горных пород. Вводя последовательно по пять значений реактивной составляющей для значений частот („ с первой по пятую, с второй по шестую, с третьей по седьмую и 20 так далее, вычислитель рассчитывает вспомогательные коэффициенты A„ no формуле где К вЂ” порядковый номер частоты;

Х вЂ” значение реактивной состав° К ляющей на частоте,;

С вЂ” известные коэффициенты.

Всего таким образом рассчитывает- З5

w-k ся одиннадцать коэффициентов.

По найденным вспомогательным коэффициентам Ар рассчитываются

I значения переходной характеристики

Ь(Ц для произвольных моментов времени 1. Расчет ведется по соотношению где

l

2 ЗЕ„2

Погрешность вйчисленных таким образом значений переходной характеристики не превышает 3-8% для

1 значений нремен, находящихся В пределах

При необходимости обеспечения большой точности дополнительно обрабатывают результаты измерений актинной составляющей комплексного сопротивления, которые вводят в вычислитель сериями по четыре значения.

Вычисление вспомогательных коэффициентов р„ и значений переходной характеристики h"(41, где 1 -текущее время, производится по Формулам:

Р.к — значение активной составляющей на частоте f>,. D — известные коэффициенты, а, уточненные значейия. переходной характеристики определяются из

Введение в предлагаемое устройство дополнительных элементов и связей позволяет, по сравнению с прототипом, который является и базовым прибором, расширить функциональные воэможности эа счет вычисления дополнительных параметров и характеристик, в частности, переходной.

Значительно сокращается время получения всех характеристик и параметров за счет автоматизации вводаданных в нычислитель и частичного совмещения процессов измерениЯ и вычислений, что в 1,5-3 раза повышает производительность труда.

Кроме того, автоматизация ввода данных в вычислитель способствует повышению точности измерений эа счет исключения субъективных ошибок при вводе данных в вычислитель.

1100569

Составитель Л.Сорокина

Редактор П.Макаревич Texpea g.Кастелевич Корректор,о.иилак

Заказ 4575/35 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

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