Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 954890

4i

J г

/ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22)Заявлено 23.12.80 (21) 3223463/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5l )M. Кл .

G 01 и 27/02 .

//G 01 и 17/10

9вудлрстеапай квинтет

СССР аю делам вэабретеккй и открытки

Р ) Л К 62 1.. 317. .ЗЗ(088.8) Опубликовамо 30. 08. 82 ° Бюллетень № 32 л

Дата опубликования оннсания30.08.82 (72) Авторы (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в част ности к измерению составляющих комплексных сопротивлений и может быть использовано, например, при геофизических исследованиях.

Известно устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соеди1о ненные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым обт разцом, один из токовых электродов которого заземлен, а второй соединен с одним из выходов фазорасщепителя . д через эталонный резистор, буферный дифференциальный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам четырехэлектродного датчика, суммирующий усилитель, один щ из входов которого соединен с выходом буферного усилителя, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходом,суммирующего усилителя, опорные с выходами фазорасщепителя, а выходы - с стрелочными нуль-индикаторами, и два аттенюатора, входы которых подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы - к второму входу суммирующего усилителя f1) .

Подобные устройства относятся к классу компенсационных и требуют проведения ручных операций - компенсации сигналов, что снижает производительность труда при измерениях.

Известно также устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырех.электродный датчик с измеряемым об) разцом, один из таковых электродов которого заземлен, а второй подключен к выходу фазорасщепителя через эталонный резистор, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительными электродами

9.54890 четырехэлектродного датчика, и кана лы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхрон$ ный детектор, усилитель постоянного тока и вольтметр, причем .сигнальный вход синхронного детектора является входом канала, измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный — к выходу фазорасщепителя (2J, В подобном устройстве для независимого измерения составляющих комплексного сопротивления величина эталон-,. ного резистора должна значительно превышать модуль комплексного сопротивления образца, что приводит к уменьшению выходного напряжения дат-, 20 чика, что снижает реальную чувствительность и точность устройства и диапазон измеряемых значений комплексных сопротивлений.

2$

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазо на измеряемых величин.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциаль",. з$ ный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из кото10 рых содержит последовательно соеди- . ненные синхронный детектор, сигналь- . ный вход которого является входом канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а

1$ опорный - к выходу фазорасщепителя, усилитель постоянного тока и вольтметр, дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами фазорасщепите„ля, выход - с одним из токовых электродов,четырехэлектродного датчика, а управляющий вход - с вторым токовым электродом.

Кроме того, коррек тор тонн; содержит эталонный резистор, блок сравнения токов, один из входов которого является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика., а второй через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходевой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока и подключен к токовому электроду четырехэлектродного датчика, два управляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входамикорректора тока и подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы соединены с .входами блока суммирования, два усилителя постоянного тока, вцходы которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и два синхронных детектора, сигнальные входы котрых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющие — к выходам фазорасщепителя, а выходы — к входам усилителей. постоянного тока.

Блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансформатор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, вторые выводы двух обмоток, являющиеся входами блока сравнения токов,.подключены соответственно к токовому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токов и соединен с сигнальными входами синхронных детекторов.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство. для измерения электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазорасщепитель

2, корректор 3 тока, четырехэлектродный датчик 4 с измеряемым образцом и дифференциальный усилитель 5, входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектродного датчика 4, а также каналы измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор 8-1 (8-2), сигнальный вход которого является входом измерительного канала, и подключен к выходу дифференциального усилителя 5, а опорный — к выходу фазорасш1епителя 2, усилитель постоянного тока 9- 1 (9-2) и вольтметр

10- 1 (10-2). Корректор 3 тока содержит эталонный„ резистор 11, двухвходовой блок 12"суммирования, выход которого подключен к одному из токовых электродов датчика 4, блок 13 срав5 9548 нения токов — трехобмоточный транс- форматор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, выводу двух обмоток, являющиеся входами блока 13 сравнения токов, соединены соответственно с вторым токовым электродом датчика 4 непосредственно и через эталонный резистор 11 с одним из выходов фазорасщепителя 2, а также два управляемых аттенюатора 14-1 10 и 14-2, сигнальные входы которых подключены к выходам фазорасщепитеJlR 2, а выходы - к входам блока 12 суммирования, два синхронных детек тора 15-1 и 15-2, сигнальные входы 1$ которых подключены к выходу блока

13 сравнения токов, управляющие— к выходам фазорасщепителя 2, выходы через усилители 16-1 и 16-2 постоянного тока соединены с управляющими 20 входами регулируемых аттенюаторов

1.4- 1 и 14-2 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает уз синусоидальное напряжение, которое поступает на фазорасщепитель 2, где формируются два выходных напряжения, сдвинутые на 90 . Эти напряжения через регулируемые аттенюаторы 14-1 З0 и 14-2 поступают на входы блока. 12 суммирования, суммируются, после чего подаются на возбуждение датчика 4. Выходной сигнал датчика 4 с измерительных электродов усиливается, дифференциальным усилителем 5 и поступает на входы каналов измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления. В каждом канале напряжения сигналы детектиру-. ются синхронными детекторами 8"1 (8-2), усиливаются усилителями 9- 1 (9-2) постоянного тока .и измеряются . вольтметрами 10-1 (10-2). Выделение активной и оеактивной составляющих напояжения в измерительных каналах 6 и

7 осуществляется за счет соответствующей фазировки опорных напряжений синхронных детекторов 8- 1 и 8-2.

При неравенстве входных токов блока 13 сравнения, т.е. тока, протекающего через датчик 4 с измеояемым образцом и через эталонный резистор

11, на выходе блока 13 сравнения выделяется напряжение ошибки, которое детектируется синхронными детекторами 15- 1 и 15-2 с выделением активной и реактивной составляющих, усиливается усилителями постоянного тока

90 6

16-1 и 16-2 и поступает на управляю1 щие входы регулируемых аттенюаторов

t4-1 и 14-2. Это позволяет подд ржиC вать коэффициент передачи регулируемых аттенюаторов 14-1 и 14-2 такими, чтобы свести к минимуму величину напряжения ошибки на выходе блока 13 сравнения токов.

Таким образом, введение дополнительного элемента - корректора тока позволяет обеспечить постоянство тока, протекающего через образец по величине и фазе. Ори этом значение сопротивления эталонного резистора может быть сравнимо с модулем измеряемого комплексного сопротивления. формула изобретения

1. Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последова,тельно,,четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы. измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор, сигнальный вход которого является входом Канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный— к выходу фазорасщепителя, усилитель постоянного тока и вольтметр, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це, лью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых величин, в него дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами фазорас-!

:щепителя, выход - с одним из токовых электродов датчика, а управляющий . вход " с вторым токовым электродом.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корректор тока содержит эталонный резистор, блок сравнения токов, один из входов которого является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика, а второй - через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходовой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока

9548 и подключен к токовому электроду четырехэлектродного датчика, два управ ляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входами корректора тока и подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы соединены с входами блока суммирования, два усилителя постоянного, тока, выхо; ды которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и to два синхронных детектора, сигнальные входы которых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющиек выходам фазорасщепителя, а выходык входам усилителей постоянного то- 15 ка.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансформатор, причем щ по одному выводу каждой обмотки за90 8 вемлено, вторые выводы двух обмоток, являющиеся входами блока сравнения токов, подключены соответственно к токовому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токов и соединен с сигнальными входами синхронных детекторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Савицкий А.П. и др. Применение аппаратуры ИЭИС при изучении электромагнитных свойств горных пород и руд. Сб. Геофизическая аппаратура.

Л., "Недра", 1977, вып. 61, с. 111115.

2. Юзов В. И. и др. Отчет КПИ (Красноярский политехнический институт) по теме Ю 52, Красноярск, 1975, с. 28-30 (прототип) .