Измеритель электрических свойств горных пород и руд

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ; СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД, содержаишй задающий генератор и фазорас,щепитель , соединенные последоватедьно , усилитель мощности с дифферендаальными входами, эталонный резис тор, измерительный в виде симметричного электрического диполя, один из входов которого соединей с выходом, усилителя мощности.через ,. эталонный резистор, конпенсирукшщй усилитель, вькод которого подключён . к второму входу измерительного датчика , буферный дифференциальный усилитель и каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, .причем сигнальные входы каналов измерения активной и реактивной составляющих подключены , к выходу буферного усилителя , опорные - к вькодам фазорасщeпитёляj а входы буферного усилителя - к измерительному датчику, о тли ч а ю .щ и и с я тем, что с цёльК) повьшения точности измерений, .в него введены четьфе резистора, причем неинвёртирующий вход усилителя мощности через резисторы соединен с выходом фазорасщепителя и общим выводом эталонного резистора и измерительного датчика, а его инвертирующий вход также через резисторы - с. . корпусом измерителя и с выходом усилителя мощности, неинвертирующий вход компенсируницего усилителя соединен с корпусом измерителя, а его 00 ел инвертирующий вход заземЛен в месте расположения измерителя. QO

,SU„„11031

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК . (д) С 01 К 27/02

:ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИИ . .... Й" .- " . ." ;: -,, " „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . Н ABTOPCHOMV С ЕТЕЛ ТВУ (21) 3564048/18-21 (22) 11.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. ¹ 26 (72) В.И,Юзов, А.А.Голосов, N.Á.3àðõèH и Ж;К.Поликина (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317. 735 (088.8) (56) 1. Савицкий А.П., Юзов В.И.

Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород.— В сб.: Методы разведочной геофизики, вып. 13, Л., "Недра", 1971, с .. 142-143.

2. Авторское свидетельство СССР

-по заявке №- 3453929/18-.21, кл. С 01 R 27/02, 22.06.82

- (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ:СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД, содержаший задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, усилитель мощности с дифференциальными .входаии, эталонный резис-. тор, измерительный датчик в виде симметричного электрического диполя

- один из входов которого соединен с выходом усилителя мощности через эталонный резистор, компенсирующий усилитель, выход которого подключен к второму входу измерительного дат; чика, буферный дифференциальный . усилитель и каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, причем сигнальные входы каналов измерения активной и реактивной составляющих подключены.к выходу буферного усили-. теля, опорные - к выходам фазорасщепителя, а входы буферного усилителя — к измерительному датчику, отличающийся тем, что с целью повышения точности:измерений. .в него введены четыре резистора, при - O чем неинвертирующий вход усилителя мощности через резисторы соединен с. выходом фазорасщепителя и общим выводом эталонного резистора и измери- 5ь в тельного датчика, а его инвертирующий вход также через резисторы — с корпусом измерителя и с выходом усилителя мощности, неинвертирующий «® вход компенсирующего усилителя сое- О® » динен с корпусом измерителя, а его ©1 инвертирующий вход заземйен в месте фф расположения измерителя. . ф, .

Ф 1103

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

Известно устройство, содержащее задающий генератор, триггерный фазо5 расщепитель, двухэлектродный датчик, блок сравнения, избирательный и основной усилители, соединенные последовательно, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходами основногс усилителя, а управляющие — с выходами фазорасщепителя, выходы синхронных детекторов подключены к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами фазорасщепителя и входами схемы сравнения включены схемы компенсации выходного сигнала датчика по двум квадратурным составляющим — активной и реактивной f13.

Однако использование известного устройства, требующего ручной компенсации особенно по двум квадратурным составляющим, связано со значительными затратами времени, что снижает производительность труда.

Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, фазорасще30 питель, усилитель мощности, эталонный резистор и измерительный датчик, а также компенсирующий усилитель, выход которого подключен к электроду измерит ел ьного датчика, инвертирующий вход — к его второму электроду, а неинвертирующий через корректирующий четырехполюсник соединен с корпусом прибора и выходом компенсирующего усилителя, каналы измерений активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления своими опорными входами подключены к выходам фазорасщепителя, а сигнальными к выходу буферного дифференциального 45 усилителя, причем входы последнего соединены с электродами измерительного датчика (21. .Однако при измерении электрических свойств горных пород и руд в естест- 0 венном залегании, когда в качестве измерительного датчика применяются симметричные электрические диполи либо четырехэлектродные установки, на повышенных частотах возникают значительные погрешности измерений изза неравенства потенциалов корпуса прибора н земли в месте расположе158 з ния измерителя, что приводит к появлению токов утечек через емкостные и иные связи между корпусом измерителя и землей.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем выравнивания потенциалов между корпусом измерителя и землей в месте его расположения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель электрических свойств пород и руд, содержащий задающий rенератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно усилитель мощности с дифференциальными входами, эталонный резистор, измерительный датчик в виде симметричного электрического диполя,один из входов которого соединен с выходом усилителя мощности через эталонный резистор, компенсирующий усилитель, выход кото— рого подключен к второму входу измерительного датчика, буферный дифференциальный усилитель и каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, причем сигнальные входы каналов измерения активной и реактивной составляющих подключены к выходу б уф ер ного усилит еля, on ор ные — к выходам фазорасщепителя, а входы буферного дифференциального усилите— ля — к измерительному датчику, введены четыре резистора, причем неинвертирующий вход усилителя мощности через резисторы соединен с выходом фазорасщепителя и общим выводом эталонного резистора и измерительного датчика, а его инвертирующий вход также через резисторы соединен с выходом усилителя мощности и корпусом измерителя, неинвертирующий вход компенсирующего усилителя соединен с корпусом измерителя, а его инвертирующий вход заземлен в месте располо— жения измерителя °

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит задающий генератор 1 и фазорасщепитель 2, соединенные последовательно, усилитель мощности 3 и подключенный к его выходу эталонный резистор 4, причем неинвертирующий вход усилителя мощности через резисторы 5 и 6 соединен с эталонным резистором 4 и выходом фазорасщепителя 2 соответственно, инвертирующий вход усили15

6 7 6 Э где R> — величина сопротивления эта- 55 лонного резистора, R,R,R,R- сопротивления резисторов

5-8 соответственно.

Э it03 теля мощности 3 через резисторы 7 и 8 соединен соответственно с выходом усилителя мощности и корпусом прибо- ра, Измерительный датчик 9, в качестве которого использован симметричный электрический диполь, одним своим входом подключен к эталонному резистору 4, а другим — к выходу компенсирующего усилителя 10, инвертирующий вход которого заземлен в месте

10 расположения измерителя, а неинвертирующий соединен с корпусом измерителя . Буфер ный дифференциальный усилитель 11 своими входами подключен к измерительному датчику 9, а выходом — к сигнальным входам каналов измерений активной 12 и реактивной 13 составляющих комплексного сопротивления, причем опорные входы каналов измерения составляющих соединены с выходами фазорасщепи-. теля 2, Измеритель электрических свойств горных пород и руд работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает сигнал заданной частоты и подает его на вход фазорасщепителя 2.С выходов фазорасщепителя 2 на опорные входы каналов измерения активной 12 и реактивной 13 составляющих комплексного сопротивления поступают опорные напряжения, сдвинутые один относительно другого на 90. Кроме того, напряжение с одного из выходов фазорасщепителя 2 через резистор 6 посту-35 пает на неинвертирующий вход усилителя мощности 3, где усиливается и через эталонный резистор 4 поступает на один из входов измерительного датчика 9. С общей точки эталонного 40 резистора 4 и входа измерительного датчика 9 через резистор 5 на неинвертирующий вход усилителя мощности

3 подается положительная обратная связь. На инвертирующий вход усили- 45 теля мощности 3 с его выхода подается отрицательная обратная связь через делитель, образованный резис, торами 7 и 8.

Коэффициенты передачи цепей поло- 50 жительной и отрицательной обратной связи выбраны одинаковыми,. т.е.

158 4

В результате напряжение обратной связи, действующее между дифференциальными входами усилителя мощности, оказывается пропорциональным току, протекающему через эталонный резистор 4, и на вход измерительного датчика 9 поступает ток стабильной амплитуцы и фазы независимо от входного сопротивления измерительного датчика 9.

Дифференциальное напряжение на входе компенсирующего усилителя 10 пропорционально разности потенциалов между корпусом измерителя и земли в точке расположения измерителя, усиливается компенсирующим усилителем 10 и подается на второй вход измерительного датчика 9.

Сигнал с измерительного датчика 9 поступает на вход буферного усилителя 11, а с его выхода — на сигнальные входы каналов измерения активной 12 и реактивной 13 составляющих комплексного сопротивления, где соответственно измеряются и регистрируются его соответствующие составляющие.

В предлагаемом устройстве для разности потенциалов О между корпусом прибора и точкой заземления в месте расположения измерителя можно записать

Е 0 о=и — -u —"

1 Z)4Z2 Я Z +Z

1 2 где U u U — напряжения на первом и втором входах измерительного датчика, я„ и к — комплексные сопротивления между точкой заземления и первым и вторым входами измерительного датчика; — коэффициент усиления компенсирующего усилителя.

Находя значение разности потенциалов U., получаем 2 Ц1 22

U--U м

"Z c1+Ö+Z2 1к что примерно в k/2 раза меньше, чем значение разности потенциалов между теми же точками в отсутствии компенсирующего усилителя. Причем величина коэффициента усиления k для современных операционных усилителей обычно превышает 100 — 300 на частотах до 100-300 кГц, а на низких частотах возрастает до десятков тысяч. Во столько же раз уменьшается

1103158;

Составитель Л.Сорокина

Редактор Т;Митейко Техред C, .Heue . Корректор. A.Лзятко

Заказ 4973/34. Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

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

3 и величина систематической погреш-. ности измеренйй, связанная с токами утечки между корпусом измерителя и

:. землей.

Введение дополнительнык-элементов и связей в измеритель электриб ческих свойств горных пород и руд позволяет примерно в k /2 50-150 раз снизить величину систематической погрешности, связанную с токами утечек между корпусом прибора и землей, способствуя повышению общей точности измерений.