Зонд для опробования магнетитовых руд

 

и,, ОП ИСАНИЕ 1, ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

5558."

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2.1,07.75 (2! )2157516/26 25

Ф с присоединением заявки № (51) N. К."

6 01 V::, 3 ". "3

Гасу4&рственньа квинтет вавэтв Манн&трав СССР в& 4&&&и нза&Р&теннй в аткрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.12.77. Бюллетень №45 (45) ft,àòà опубликования описания 23.12.77 (53) УДК д50.8З. (088.8 } (72) Авторы изобретения

Ю. И. Кудрявцев, Ю. В. Микляев и Б. Н. Тихонов

Научно-производственное объединение "Геофизика" н Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени государственный университет им. Р. А, Жданова (71) Заявители (54) ЗОНД ДЛЯ ОПРОБОВАНИЯ МАГНЕТИТОВЫХ РУД

Изобретение относится кустройствам для измерения магнитной восприимчивос™ сред и предназначается для выделения с магнетитовых руд и определения в них содержания железа при опробовании стенок 5 горных выработок и оценки качества рудной массы в навалах и вагонетках.

Известна аппаратура РИМ — 1, предназначенная для опробования магнетитовцх

lpga. Измерительный зонд РИМ В» 1 1Ñ состоит из генераторной и приемной катушек, оси которых расположены на одной i прямой иа расстоянии 0,5 м одна or другой. Первичное поле, создаваемое генераторной катушкой, не скопенсировано. При помещении зонда в магнитную среду происходит ослабление сигнала в приемной катушке. Сигнал поступает на усилитель, а затем на фазочувствительный выпрямитель, после чего он подается на регистратор. Недостатком àïïà- 20 ратуры РИМВ-1 является низкая чувствитель -ность при опробовании слабомагнитных руд, зависимость показаний or неровностей поверхности исследуемой среды, а также недостаточная стабильность магнитного момента генераторной катушки в о-.ношении воздействия магнитной среды. Для опробования маг нетитовых руд используется аппаратура

:МФ-2. Измерительный зонд выполнен в виде рамки, которач питается от геперать« ра сннусоидальных колебаний. В: э.. ерительном канале содержится ряд нелинейных элементов. Они затрудняют расчет цепи, .потому что для получения высокой чувствительности !

:необходимо обеспечить оптимальные величи-: ны частоты тока и напряжения питания, индуктивности рамки и т.д. Зонд не исключает влияния неровностей стенок выработки, так как не обладает фокус ируюшими,свойствами, С этой аппаратурой можно производить лишь„ относительные определения магнитной восприимчивости, r.е. при градуировке необходимо использовать эталоны.

Известно также устройство для измерения магнитной восприимчивости пород и руд, содержашее генераторную цепь с генераторной катушкой, магнитный момент которой стаби\ лизирован путем включения резистора, и приемную цепь с компенсационной катушкой.

Недостатком устройства является завнсимость показаний or неровностей поверхности исследуемой среды.

- 1

Бель изобретении — устранение .. отмеченного недостатка и повышение точности измерений. Это достигается тем, что оси катушек . в генераторной и приемных цепях зонда расположены параллельно друг другу и поверхности среды удалены одна от другой на расстоянье, удовлетворяющее услэ- щ вию — — Олб — 1 4 ор25

"I ln где Ьт — расстояние между осями генераторнэй и приемной катушек; 15

l - расстояние между осями генераторйэй и компенсационной катушек; 4в - расстояние дэ плоскости, проходящей через оси катушек к вершинам контактных выступов. 20

При соблюденни этого условия происходит фокусировка зонда, на кривой геометрического фактора появляется экстремум в области кэ-oporo впияние неровностей исследуемой среды минимально.

На фиг. 1 изображена кострукция зонда вид спереди; нв фиг. 2 — го же, вид сверху; на фиг. 3 - электрическая схема зонда; на фиг. 4 — график геометрического фактора, . выражв ющегэ зависимость выходного сигнала от расстояния между зондом и поверхностью исследуемой среды.

Зонд состоит из генератора катушки 1 с ферромагнитным сердечником 2, параллещ но которой расположены приемная катушка

3 и компенсационная катушка 4. Приемная и компенсационная катушки намотаны нв каркасы из немагнитного и непроводящего материала. На фиг,. 1 и 2 обозначены: — длины обмоток генераторной, 40 сь йь к приемной и компенсационной катушек;

d„ d et — их диаметры. Контактные выс

r fl к тупы 5 обеспечивают определенное расстоя- ние между катушками и поверхностью средЫ

6. Генераторная катушка 1 подключена к

1 генератору 7 синусоидвльного напряжения низкой частоты посредством резистора 11 (фиг. 3}. Величина сопротивления резистора

11 выбирается исходя из условия, обеспеэ

50 чивающего стабильность магнитного моменга генератэрной катушки 1 при воздействии среды 6. Обмотки приемной катушки 3 и компенсационной катушки 4 подключены последовательно и встречно ко входу усилителя 9, сигнал с которого поступает на регистратор 10. Генератор и усилитель питаются or блока питания 8.

Работа предлэженнэго зонда заключается

s следующем. Генерагэрная катушка 1 сэз-

60 дает в экружающем прэстрансгве перемень| 36

1+0,Вм цричем (2) н т (3) где у - магнитная восприимчивость среды в системе СИ;

aC - кажущаяся восприимчивость;

6 - э. д. с. приемной 3 и компенсационной 4 катушек в воздухе;

Q,Q G. - геометрические Факторы приемной катушки 3, компенсационной катушки 4 и зонда в целом.

Если длина обмоткч каждой катушки превосходит ее диаметр, ro влиянием d„>d<,с можно пренебречь и вычислять Я л по формулам:

8 "-05 —

A ) и (4) (6) нэе магнитное поле. В воздухе,при отсутст вин магнитной среды это полЪ индуцирует во встречно вклю;юнных обмотках приемной катушки 3 и комяенсационной катушки 4 одн-, ! наковые по амплитуде, но противоположные по фазе ЭДС,:. котсрые взаимно компенсируют одна другую. Над исследуемой магнит» ной средой с помощью контактных выступов. зонд располагается так, чтобы оси катушек

-1, 3 и 4 находилйсь or поверхности среды

6 на одинаковом расстоянии. Полем генераторной катушки. 1 происходит намвгничи. ванне среды 6, в результате чего появляется вторичное магнитное поле. Поскольку обмотки приемной 3 и компенсационной 4 катушек расположены на разпичных, расстояниях от генераторной катушки 1, вторичные ЭДС в них индуцируемые, имеют различные амплитуды. В результате нв входе усилителя 9 появляется разностная

ЭДС,ЬЕ, по величине которой определяется магнитная воспрннмчнвост ",среды 6.

Настройка зонда на нулевую ЭДС в воздухе осуществляется подбором числа витков кэмпенсациэчнэй катушки 4. Она сохраняется в процессе измерений в случае жест кого крепления всех катушек, фиксирующего расстояние между ними.

Как показали исследования, при условии ствбнльностн магнитного момента генераторной катушки для зонда справедливо соотношениее;

555822

6 ! торые хорошо согл(асуются с теоретическими данными (точкф на фиг. 4). В результате расчетов и эксперимента ( подтверджено положение о том, что при выполнении условия (7 ) график зависимости измеряемой ЭДС",: о расстояния до магнитной среды имеет экстремум (фиг. 4). В области максимума наблюдаются лишь незначительные изменения ЭДСй т.е. влияние воз(0 душного зазора )4инимально, а поэтому можно производить измерения на неровной нове рхн ости.

Согласно данным фиг. 4 фавн 0,21 „, ко» а поэтому длина контактных выступов

)S для рассматриваемого зонда )составляет )в= мс)(х = 41 мм.

Предлагаемый зонд имеет фокусировку благодаря которой значительно уменьшивает-к

cs влияние неровностей поверхности среды

20 порядка 2 см. где ф - расстояние от осей катушек до поверхности среды; к -расстояние между магнитными .Р полюсами генераторной катушки, равное

,=о,ие,, Значения 6 можно вычислять по тем ж

Формулам (4И) - (р), ррвдввризолвно злмв нив 6 и ввн на И Lg с оотве тс т и венно.

Геометрический фактор 9 в качестве функции Ы выражает характер зависимос« ти д® от расстояния зонда до поверхноски В силу формулы (3) нз-зв различной с р уи убыввння 6 ..н G кривая Я

Г может иметь экстремум в некоторой точке

° Если принять высоту контактных уйиЗ» ..i выстУйов 55 =Ь 4пх;й то на величинУ йф практически не будут влиять малые измене» ния зазора между зондом и поверхностью и небольшие неровности последней. Зонд при этом приобретает фокусирующие свойст в&.

Как показали исследования функции ( чтобы обеспечить фокусировку, необходимо

25 выполнение условия; — -0,26 g О 2Ú (l

"и

После выбора 0г в 84> Ьл (4 Ь4 величина h находится как абсцисса мак- З0 йй у симума геометрического фактора(3з а Ь )

Зонд рассматриваемого типа бйл изготовлен со следующими параметрами;

170 мм: f 168 мм; 2» =64 мм; йд 195 мм; Ü» 25 мм. На ге- 35 нераторную катушку 1 подавалось синусоидальное напряжение 105 В частотой ЭОО Pm.

При этом изменение кажущейся магнитной 1 восприимчивости на 1 ед СИ вызывает появление ЭДС Ф® 113 мВ. 40

Для зонда, имеющего указанные параме ры, по формулам (Э)-{6) был рассчитан график 6 и выражающий зависимость )Я.. от расстояния до магнитной среды (сплошная кривая, см. фиг. 4), С этим же зондом 4> в соответствии с формулой {1) были получены экспериментальные значения G „коФ ормула изобре тения

Зонд для опргбования магнетитовых руд, содержащий генераторную цепь с генераторной катушкой и резистором, приемную цепь с компенсационной катушкой и контактные выступы, обеспечивающие определенное расстояние между катушками н поверхностю исследуемой среды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния неровностей поверхности исследуемой среды, оси катушек в генераторной и приемной цепях расположены параллельно одна другой, а расстояние между осями удовлетворяет с оотн оше нию — -0. 6 -

hS — расстояние от плоскости, проходящей через оси генераторной и приемной катушек до вершин ко (тактных выступов.

655823

ФМг. 3

40 L„

С5

4Ьаг ь.

С остави тель

Техред ЗАанта

К орректор Н. Ковалева

Редактор Н. Разумова

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

Заказ 4770/12 . Тираж 7 17 Подлисное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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