Способ измерения электрических характеристик горных пород

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>894649

«Л;, t» (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М. Кл.

{22) Заявлено 31. 03.80 (21} 2907041/18-25 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 3012З1 Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30. 12. 81

G 01 V 3/Об

//6 01 Р 27/00

II G 01 и 27/00

Государствеиный аомятет

ССС Р по делам нзобретекяй я открытий (53) УДК 550.837 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Б. Зархин, A.A. Голосов, Л. И. Фрейдм н и В.И. Юзов "Ц (71) Заявитель

Красноярский политехнический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при исследованиях электрических свойств горных пород и руд на образцах и обнажениях.

Для измерения комплекса электрических характеристик образцов горных пород в частотной и временной областях используется способ, основанный на воэбуждении образца сигналом заданной формы, измерении переходных и амплитудно-частотных характеристик образцов при помощи специально приспособленных измерителей (1 ).

Недостатком такого способа является большое количество измерительной аппаратуры и, как следствие, высокая стоимость и низкая производительность труда при измерениях.

При отсутствии всего комплекта измерительной аппаратуры выполняют измерение одной из характеристик,а остальные рассчитывают с использованием иэвестных соотношений из теории линейных цепей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ,основанный на возбуждении образца последовательностью прямоугольных,импульсов, измерении текущих значений переходной характеристики и послецующем расчете частотных характеристик по формулам преобразования

Фурье, устанавливающим математическую связь между временными и частотными характеристиками образцов 2).

Однако способ характеризуется недостаточной точностью и низкой производительностью труда при выполнении измерений комплекса электрических характеристик образца.

Цель изобретения — повышение про" изводительности труда и повьиаение точности измерения характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе, основанном на возбуждении горной породы последовательностью прямоугольных импульсов, измерении текущих значений переходного процесса в паузах между импульсами и последующем расчете электрических характеристик, горную породу возбуждают последовательностью серий непрерывно следующих знакопеременных прямоугольных импульсов одинаковой

894649 длительности с относительными амплитудами импульсов в серии, равными к-< (М-1)

Y Ь . 1 3Т ГГ Т П где N — число импульсов в серии;

К вЂ” порядковый номер импульса в серии (К 2, 1,..., М), а переходной процесс в паузах интегрируют в течение времени, равного длительности импульса в возбуждающей серии, причем момент начала интегрирования отстоит от конца возбуждающей серии на время, равное длительности импульса в возбуждакщей серии.

Для повышения точности измерения значения переходного процесса в паузах интегрируют не менее чем на двух ийтервалах времени, а результаты суммируют алгебраически с весовыми коэффициентами, равными к-4 (H-l )тн:ътутгпт " где И вЂ” число интервалов интегрирования, К - порядковый номер интервала интегрирования.

Переходной процесс в паузах между сериями импульсов с заданной точностью аппроксимируется суммой экспонент следующего вида н =е1е 1

И) „„ где й- - амплитудный множитель i-экс6» поненты; — параметр i-экспоненты.

При предложенной форме сигнала возбуждения и длительности интервала интегрирования, равного зависимость выходного напряжения измерительного устройства от величины d. выражается формулой ее„„=се *фее)х <) н wt. е-е (и-е)! е-.

-М о 4 ее-Н о) где С вЂ” постоянный множитель,обладает ярко выраженным экстремумом при параметре равном

Ь (М+2) (5)

О что позволяет с точностью до постоянного множителя независимо определить амплитудный множитель Р» для элементарной экспоненты, параметр кото. рой равен oL входящей в сумму,аппроксимирующую переходной процесс при возбуждении образца.

Изменяя длительность импульсов в серии и, соответственно, начало и длительность интервала интегрирования, определяют значения амплитудных множителей для экспонент с различными значениями параметров d..

Переходная характеристики образца рассчитывается по формуле, K

HH)=Е P„-p +

1-1 сК„ — значения амплитудных множителей и параметров экспонент, полученных.по данным изt5 мерения.

Активная и реактивная составляющие комплексных сопротивлений или проводимости определяются по формулам

10 где Р и г. к . d.„.

А еŠ—" (Щ) 1-4 d.7- а

В „Е Р1Ф1Щ

25 це) Ае +в 1=1 где А, — активная составляющая; реактивная составляющая частотной характеристики;

30 (9 — круговая частота.

В случае переходного процесса вида (3) зависимость выходного напряжения измерительного устройства от параметра oF выглядит как

35 ц «{» р е о gg Е-аИО)й+4+М

Bvx где М - число импульсов в возбуждаемой серии;

И вЂ” число интервалов интегриро40 вания, и имеет меньшую относительную ширину в сравнении с зависимостью выходного напряжения от параметра (- при интегрировании на одном интервале, 45 что позволяет увеличить количество независимо измеряемых амплитудных множителей ; и точность измерения характеристик

На фиг." 1 дана временная диаграмм() ма импульсов возбуждения и интервалов интегрирования при М 4 и И = 2; на фиг. 2 приведена нормированная зависимость выходного напряжения измерительного устройства от изменения величины ф.to при различных N.

Предлагаемый способ может быть реализован при помощи устройства,схема которого для случая двух интервалов интегрирования приведена на фиг.3.

60 Измерительное устройство содержит генератор 1, соединенный с последуемым объектом 2, выходное напряжение которого подается на два канала,состоящие иэ последовательно соединенных

65 управляемого ключа 3.1 (3.2), интег894649

А =()м (Й- )! к

30

50 ратара 4.1 (4.2) и аналогового запоминающего устройства 5.1 (5.2), выходы которых подключены ко входам блока 6 весовой обработки, соединенного с индикатором 7, управляющие входы ключей 3.1 (3.2) и аналоговых запоминающих устройств 5.1 (5.2) и генератора 1 соединены с выходами перестраиваемого блока 8 управления. . Устройство работает следующим образом.

Исследуемый объект 2, например, в виде образца горной породы,возбуждается последовательностью серий импульсов, вырабатываемых генератором

1. Выходное напряжение с образца 2 через управляемые ключи 3.1 и 3.2 поступает на интеграторы 4.1 и 4.2, а затем на аналоговые запоминающие устройства 5.1 и 5.2. Длительность импульсов в серии генератора 1,. моменты замыкания и размыкания ключей

3.1 и 3.2, а также режим работы аналоговых запоминающих устройств 5.1 и 5.2 устанавливаются перестраиваемым блоком 8 управления. Выходные сигналы аналоговых запоминающих устройств 5.1 и 5.2 алгебраически суммируются с заданными весами в блоке б весовой обработки и подаются на индикатор 7. Индикатор 7 фиксирует величину амплитудного множителя для экспоненты, параметр которой <К . устанавливается перестраиваемым

f блоком 8 управления.

Измеренный набор амплитудных множителей используется для расчета электрических характеристик по приведенным выше формулам.

Предлагаемый способ позволяет измерить комплекс электрических характеристик образца одним измерительным устройством, что снижает стоимость измерений. Процесс определения характеристик сводится к простым операциям умножения на постоянный множитель и сложения набора функций, которые могут быть предварительно протабулированы. Простой вид используемых функций позволяет выполнять расчеты характеристик при помощи аналогового или несложного цифрового вычислительного устройства и создает возможность для автоматизации измерений и повышения точности и производительности труда при измерениях.

Формула из обретения

1.. Способ измерения электрических характеристик горных пород, основанный На возбуждении горной породы последовательностью прямоугольных импульсов, измерении текущих зиачений переходного процесса в паузах между импульсами и последующем расчете электрических характеристик, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности труда и повышения точности измерения характеристик, горную породу возбуждают последовательностью серий непрерывно следующих знакопеременных прямоугольных импульсов одинаковой длительности с относительными амплитудами импульсов в серии, равными где N — число импульсов н серии;

К вЂ” порядковый номер импулвса в серии, а переходной процесс в паузах интегрируют в течение времени, равного длительности импульса в возбуждающей серии, причем момент начала интегрирования отстоит от конца возбуждающей серии на время, равное длительности импульса в возбуждающей серии.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что переходной процесс в паузах интегрируют не менее чем на двух интервалах времени,а результаты интегрирования суммируют алгебраически с весовыми коэффициентами, равными ()к-л . (М-Ч

ВК И) (М )1(КЯ3 где М вЂ” число интервалов интегрирования;

К вЂ” порядковый номер интервала интегрирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Савицкий A.Í., Юзов B.H. Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород. Сб. "Методы разведочной геофизики". Вып. 13. "Электроразведка".

Л., "Недра", 1971, с. 142 148.

2. Исследование и экспериментальная проверка возможности издания аппаратуры для комплексных измерений свойств образцов горных пород. Отчет по НИР. Красноярский политехнический институт, 1975. Номер гос.рег.

72002672 (прототип).

894649

Фиг.

g èã. 2

Составитель Л. Воскобойников

Фиг.,У

Редактор Е. Папп Техред A. Бабинец Корректор Н. Швыдкая

Заказ 11483/75 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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