Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд

 

(72) Авторы изобретения

В.И.Язов, А.А.Голосов, .Н.Б.Зархин, А.К. и А.В.Молодченко (71) Заявитель

Красноярский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГОРНИХ ПОРОД И РУД

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бить, в частности, использовано при геофизических исследованиях электрораэведочными методами.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор со ступенчатой перестройкой частоты, триггерный фазорасщепитель, двухэлектродный датчик, схему сравнения, избирательный и основной усилители, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходом основного усилителя, управляющие - с вы ходами фазорасщепителей, а выходы подключены к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами Фазорасщепи" теля и входами схемы сравнения включены схемы компенсации выходного сиг„20 нала датчика по двум квадратурным спставляющим — активной и реактивной fl).

Недостатком известного устройства является то, что применение изфирательного усилителя для выделения основной частоты приводит к значительному усложнению настройки и эксплуатации устройства, затрудняет построение измерительных устройств для диапазона низких и особенно инФранизких частот.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор, Ьазорасщепи- . тель, блок сложения, усилитель мощности и датчик, соединенные последо" вательио, к выходу датчика подсоединены входы каналов измерения активl ° ной и реактивной составляющихЙомплексных проводимостей либо сопротивлеЬ ния, каждый из которых содержит последовательно соединенные буферный усилитель, перемножитель, основной усилитель и регистратор, причем управляющие входы перемножителей подключены к выходам фаэорасщепителя,.меж883791 4 ду выходами фазорасщепителя и входами схемы сложения включены формирователи положительной и отрицательной ступеней длительностью в 1/4 периода основной частоты (? ).

Недостатком известного устройства является то, что влияние неподавленных гармоник в возбуждающем сигнале не позволяет получать в таких устройствах высокую точность измерений. Кроме того, наличие фазбвых сдвигов в измерительных каналах не позволяет производить достаточно эффективное разделение выходного сигнала датчика на активную и реактивную компоненты, что также увеличивает погрешности измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор, датчик вход которого соединен с выходом усилителя мощности, а выход подключен ко входам каналов измерения активной и реактивной составляющих комплексных проводимостей либо сопротивления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных буферного усилителя, перемножителя, основного усилителя и регистратора, дополнительно введены адресный счетчик, два постоянных запоминающих блока, два цифроаналоговых. преобразователя, два сумматора, управляющие входы постоянных запоминающих блоков через адресный счетчик подключены к выходу задакицего генератора, а выходы соответственно соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены со входами каждого из сумматоров, выходы последних через фильтры нижних частот соединены с управляницими входами net ремножителей, кроме того, выход одного из цифроаналоговых преобразователей через активный фильтр нижних частот соединен со входом усилителя мощности.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор 1, выход которого подключен ко входу адресного счетчика 2, а выход последнего — к управляющим входам постоянных запоминающих блоков

3"1 и 3-2. Два идентичных каналаМформирования опорных напряжений содержат последовательно соединенные постоянные запоминающие блоки 3-1

55 и 3-2, цифроаналоговые преобразователи 4-1 и 4-2, сумматоры 5-1 и 5-2, фильтры 6-1, 6-2, 6-3 нижних частот, выходы которых подключены к управляющим входам перемножнтелей 7-1 и

7-2. Второй вход сумматора 5-1 соеди,нен с выходом цифроаналогового преобразователя 4-2, а вход сумматора

5-2 — с выходом цифроаналогового преобразователя 4-1. К выходу цифроаналогового преобразователя 4-1, кроме того, подключены последовательно соединенные активный фильтр 6-3 нижних частот, усилитель 8 мощности, датчик 9 (двух либо четырехэлектродный) и буферные усилители 10-1 и 10-2, выходы которых подключены к сигнальным входам перемнояителей 7-1 и 7-2 соответственно. Выход каждого из перемножителей 7-1 (7-2 ) через основные усилители 11-1 и 11-2 подсоединены к регистраторам 12-1 и 12-2.

Устройство работает следующим образом.

В постоянных запоминающих блоках

3-1 и 3-2 хранятся по 32 восьмиразрядных кода числа, обеспечивающие при последовательной смене адресов получение .на выходах цифроаналоговых преобразователей 4-1 и 4-2 двух сдвинутых на четверть периода копий кваэигармонического сигнала, в которых подавлена;, значительная часть гармоник, в частности со второй по четырнадцатую включительно.

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 преобразователи 4-1 и 4-2, которые вырабатывают кваэигармонические сигналы. Эти сигналы после дополнительной фильтрации фильтрами 6-1 - 6-3 нижних частот, позволяющей дополнительно ослабить верхние гармоники, 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 обеспечивает при выборе соответствующих весовых коэффициентов компенсацию фазовых сдвигов в каналах измерения активной и реактивной компонент сигнала. Выходной сигнал дат35

Формула изобретения

5 883 чика 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 5

7-2, усиленные основными усилителями 11-1 и 11-2 поступают на входы регистраторов 12-1 и 12-2;

Введение дополнительных элементов в устройство позволяет подавить зна- 1Ф чительное чйсло гармонических составляющих, имеющих относительно большие амплитуды, причем подавление осуществляется как в сигнале, используемом для возбуждения датчика 15

9, так и в опорном сигнале перемножителей 7-1 и 7-2. Это позволяет снизить влияние гармонических составляющих до величин, составляющих доли-единицы процентов. Дальнейшее 20 подавление влияния гармоник основной частоты осуществляется за счет использования фильтров 6-1, 6-2 нижних частот.

Введение в тракты формирования опор- 35 ных сигналов сумматоров 5-1 и 5-2 позволяет подбором весов составляющих компенсировать фазовые .сдвиги в каналах измерения активной и реактивной составлянщих комплексных 39 сопротивлений ипи проводимостей.

В целом применение всех вышеуказанных мер позволяет снизить значение систематической погрешности измерений до величин порядка 0,1Х и менее.

Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор, датчик, вход которого соединен с вы79! d ходом усилителя мощности, а выход подключен ко входам каналов измерения активной и реактивной составляющих комплексных проводимостей либо сопротивления, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных буферного усилителя, перемножителя, основного усилителя и регистратора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены адресный счетчик, два постоянных запоминающих блока, два цифроаналоговых преобразоватепя и два сумматора, управлякщие вхо-. ды постоянных запоминающих блоков через адресный счетчик подключены к ,выходу задающего генератора, а вы ходы соответственно соединены со

:входами цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены са входами каждого из сумматоров, выходы последних через фильтры нижних частот соединены с управпякщими входами перемножителей, кроме, того, выход одного иэ цифроаналоговых пре образователей через активный фильтр нижних частот соединен со входом усилителя мощности.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе

1. Савицкий А.П;, Чзов В.И; Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород.

Сб. "Методы разведочной геофизики", вып. 13. Злектроразведка, Л., "Недра", !971, с. 142-148.

2. Исследование и экспериментальная проверка возможности создания аппаратуры для комплексных измерещий свойств образцов горных пород. Отчет НИР, номер Гос. per. 72002672.

Красноярский политехнический институт, 1975, (прототип).

883791

Составитель Л.Сотникова

Редактор О.Полозка Техред А,Вабинец. корректор М.Демчик

Закаэ 10218 68 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

И 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Мкгород, ул. Проектная, 4