Измеритель электрических свойств горных пород и руд

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований методом электроразведки. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается путем исключения влияния паразитного комплексного сопротивления , подключенного параллельно измеряемому образцу. Это сопротивление складывается из параллельного соединения собственной емкости датчика и соединительных проводов, выходного сопротивления генератора тока, а также входных сопротивлений и емкости дифференциального усилителя . Устройство содержит задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 компенсации , дифференциальный усилитель 4, генератор 5 стабильного тока, каналы 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих соответственно, переключатель 8, двухэлектродный датчик 9 с измеряемым образцом и эталонное комплексное сопротивление 10. В состав блока 3 входят аттенюатор 11, компенсирующий резистор 12 и конденсатор 13. Коэффициент передачи аттенюатора 11 фиксирован, устанавливается при настройке и в процессе работы не изменяется. Величины эталонных резисторов и конденсатора выбираются вблизи высокоомного предела измерений . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. « (Л со со сд 00 со сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1335895 (5D 4 G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИД=ТЕЛЬСТВУ юа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3983692/24-21 (22) 02.12.85 (46) 07.09.87. Бюл. № 33 (71) Красноярский политехнический институт (72) В. И. Юзов, А. А. Голосов, Ю. Б. Зархин и Л. И. Фрейдман (53) 621.317.735 (088.8) (56) Савицкий А. П., Юзов В. И. Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород. — В кн.:

Методы разведочной геофизики. Электроразведка, вып. 13, Л., 19? 1, с. 142 — 143.

Авторское свидетельство СССР № 1103158, кл. G 01 R 27/02, 1983. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований методом электроразведки.

Цель изобретения — повышение точности измерений — достигается путем исключения влияния паразитного комплексного со/О противления, подключенного параллельно измеряемому образцу. Это сопротивление складывается из параллельного соединения собственной емкости датчика и соединительных проводов, выходного сопротивления генератора тока, а также входных сопротивлений и емкости дифференциального усилителя. Устройство содержит задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 компенсации, дифференциальный усилитель 4, генератор 5 стабильного тока, каналы 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих соответственно, переключатель 8, двухэлектродный датчик 9 с измеряемым образцом и эталонное комплексное сопротивление 10. В состав блока 3 входят аттенюатор 11, компенсирующий ре- Я зистор 12 и конденсатор 13. КоэффиПнент передачи аттенюатора ll фиксирован, (/) устанавливается при настройке и в процессе работы не изменяется. Величины эталонных резисторов и конденсатора выбираются вблизи высокоомного предела изме- Я рений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1335895

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований электроразведочными методами.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет исключения влияния паразитного комплексного сопротивления, подключенного параллельно измеряемому образцу. Это паразитное сопротивление складывается из параллельного соединения собственной емкости датчика и соединительных проводов выходного сопротивления генератора тока, входных сопротивления и емкости дифференциального усилителя.

На чертеже приведена структурная схема измерителя электрических свойств.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 компенсации, дифференциальный усилитель 4, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 3 компенсации и генератора 5 стабильного тока, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 4, каналы измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих своими входами соединены с выходом дифференциального усилителя 4, а опорными — с выходами фазорасщепителя 2, переключатель 8, двухэлектродный датчик 9 с измеряемым образцом и эталонное комплексное сопротивление 10, образованное параллельным соединением резистора и конденсатора, причем вход переключателя 8 соединен с выходом генератора 5 тока, а его выходы — с электродами двухэлектродного датчика 9 и выводом эталонного комплексного сопротивления 10.

Блок 3 компенсации содержит аттенюатор 11, вход которого является входом блока 3 компенсации и соединен с выходом фазорасщепителя 2, а выход является первым выходом блока 3 компенсации и соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 4, и параллельно соединенные переменные компенсирующие резистор 12 и конденсатор 13, первые выводы которых подключены к выходу фазорасщепителя 2, а вторые являются вторым выходом блока 3 компенсации и соединены с инвертирующим входом дифференциального усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение заданнои частоты, которое подается на вход фазорасщепителя 2, вырабатывающего квадратурные напряжения, сдвинутые по фазе на 90 . Эти напряжения подаются на опорные входы каналов измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексной проводимости. Кроме того, одно из них, фазовый сдвиг которого принят за 0, поступает на вход блока 3 компенсации, а с его выходов — на неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилителя 4. Выходное напряжение дифференциального усилителя 4 подается на вход генератора 5 тока, управляемого напряжением, а выходной ток последнего через переключатель 8 — на двухэлектродный датчик 9 с исследуемым образцом горной породы. Ток, протекающий через измеряемый образец, создает падение

10 напряжения, которое поступает на инвертирующий вход дифференциального усилителя 4, замыкая цепь отрицательной обратной связи данного усилителя. Выходное напряжение дифференциального усилителя 4 поступает на сигнальные входы каналов измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих, где измеряются и регистрируются активная и реактивная составляющие комплексной проводимости измеряемого образца.

20 Входной сигнал блока 3 компенсации поступает на неинвертирующий вход диффе, ренциального усилителя 4 через аттенюатор 11, а на инвертирующий вход того же усилителя 4 — через параллельно соединенные компенсирующие резистор 12 и конденсатор 13.

Составляя систему из двух уравнений, где первое описывает баланс токов на инвертирующем входе дифференциального усилителя, а второе связывает входные выход30 ные напряжения данного усилителя, имеем:

Z<

К1 Uî

35 где е — выходное напряжение фазорасщепителя 2;

S — крутизна генератора 5 тока по входному напряжению;

Uo — напряжение на инвертирующем входе

4О усилителя 4;

U-« — напряжение на выходе дифференциального усилителя 4;

Ki — коэффициент передачи аттенюатора 11;

К вЂ” коэффициент усиления дифференци45 ал ьного усилителя 4;

Z„„— сопротивление измеряемого образца;

Zp — компенсирук щее сопротивление, равное параллельному сопротивлению резистора 12 и конденсатора 13;

50 Z. — паразитное -опротивление. включенное параллельно измеряемому и равное параллельному соединению входных емкости и сопротивления дифференциального усилителя 4 по инвертирующему входу, выходного сопротивления генератора 5 тока, собственной емкости датчика 9 и соединительных проводов.

Находя значение выходного напряжения дифференциального усилителя 4, имеем

1335895

К,-1

+» ) zn

К,/z +(—

К»

11вмх

S + (zx

1, 1)

zÄ z<

Формула изобретения

При выборе

К» 1

Z = — — -z К к

= 0,5 еК, U вых

1+ — — ——

S К z„

eK„

Sz,, U sa»»», 1 б = — ——

SKz„

U въ»х К»

К е S z а

К Kt

Составитель Н. Михалев

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор А. Зимокосов

Заказ 3800 39 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 последнее выражение приводится к виду 10

Если интерпретация результатов производится по упрощенной формуле то систематическая погрешность не будет превышать

Учитывая, что коэффициент передачи измерительного преобразователя равен и выбирается обычно в пределах 0,1(Кх(1, то для величины погрешностей можно записать

Таким образом, при /К/ ) 200 — 300, что легко достижимо при использовании современных операционных усилителей в качестве дифференциального усилителя 4, величина погрешности измерений не превышает

6 (1%.

Коэффициент передачи аттенюатора 11 40 фиксирован, уфстанавливается при настройке прибора и в процессе работы не изменяется. Для подбора величин компенсирующих резистора 12 и конденсатора 13 к выходу генератора 5 тока переключателем 8 подключается эталонное сопротивление 10 и 4 регулировкой резистора 12 и конденсатора 13 добиваются необходимых показаний в каналах активной 6 и реактивной 7 составляющих. Величины эталонных резистора и конденсатора выбираются вблизи высокоомного предела измерений.

1. Измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержащий последовательноо соединенные задающий генератор и фазорасщепитель, каналы измерения активной и реактивной составляющих, опорные входы которых подключены к выходам фазорасщепителя, двухэлектродный, датчик с измеряемым образцом, генератор тока и дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом генератора тока, а выход — с сигнальными входами каналов измерения активной и реактивной составляющих, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения влияния паразитного комплексного сопротивления, подключенного параллельно измеряемому образцу, в него дополнительно введены комплексное эталонное сопротивление, переключатель и блок компенсации, вход которого подключен к одному из выходов фазорасщепителя, а первый и второй выходы соответственно — к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя, при этом один из выводов комплексного эталонного сопротивления заземлен, вход переключателя подключен к выходу генератора тока, а выходы переключателя — к выводу комплексного эталонного сопротивления и к электроду датчика, причем выход дифференциального усилителя подключен к входу генератора тока.

2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что блок компенсации содержит аттенюатор, вход которого является входом блока компенсации, а его выход является первым выходом блока компенсации, и параллельно соединенные переменные компенсирующие резисторы и конденсатор, первые выводы которых подключены к входу аттенюатора, а вторые являются вторым выходом блока компенсации.