Измеритель электрических свойств горных пород и руд

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (ii>976399

«ф

l Cт,:,;:=.=(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 07.05.81(21) 3283845/18-21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет—

Опубликовано 231182 . Бюллетень ¹ 43

Дата опубликования описания 23. 11.82

{и)М.К .

901 р 27/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. .332 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И.Юзов, А.А.Голосов, Ж.К.Болотина и A.Ä.Åðëûêîâ

Красноярский политехнический институт ! (71) Заявитель 54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ

ПОРОД И РУД

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

Известно устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее последовательно соединенные задающий генератор со ,ступенчатой перестройкой частоты, . двухэлектродный датчик, блок сравнения, избирательный и основной усилители, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых подключены к выходу основного усилителя, управляющие - к выходам квадратурных составляющих. сигналов генератора, а выходы — к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами квадратурных составляющих сигналов генератора и входами. блока сравнения включены блоки компенсации по активной и реактивной составляювум комплексной проводимости j 1).

Недостатком данного устройства является низкое быстродействие, вследствие того, что при использовании ,укаэанного устройства требуется ручная компенсация по двум квадратурным составляющим электропроводности.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор со ступенчатым изменением частоты, двухэлектродный датчик с измеряемым образцом, эталонный резистор, один вывод которого заземпен . а второй соединен с выходом задающего генератора через двухэлектродный датчик и измерительные каналы, каждый из которых сбдержит последовательно соединенные буферный усилитель, детектор, масштабный усилитель и регистратор, причем опорный вход каждого иэ детекторов соединен с квадратурными выходами генератора (2).

Недостатком известного устройства является то, что получение переходных либо импульсных характеристик затруднено из-эа необходимости проведения сложных и громоздких пересчетов, использующих преобразования Фурье или Лапласа, что снижает общую производительность труда при измерениях, не,обеспечивает необходимой точности.

Кроме того, измерение составляющих комплексного сопротивления или про976399

35, J <+

40 Вь х о .

Выходное напряжение компенсирующего усилителя 8 детектируется ампли. тудным детектором 4 и подается на вход блока 5 весовой обработки, где

45 через электронный коммутатор 10 пос" тупает.на первый канал аналогового запоминаюцего блока 11, где.и запоминается.

После запоминания напряжения в первом канале аналогового запоминающего блока 11, блок 9 управления выдает команду, под .действием которой генератор со ступенчатой перестройкой вырабатывает сигнал частоты

55 с =сг„., где с — коэффициент, равный обычно

+2+ 4, одновременно переключается электронный коммутатор 10, обеспечивая запо60 минание продетектированного сигнала во втором канале аналогового запоминающего блока 11.

Цикл состоит из 4 (обычно 4-11) измерений, После этого блок 9 управ65 ления выдает команду, по которой водимости особенно на повышенных частотах затруднено из-за дополнительных погрешностей, связанных с фазовыми сдвигами в измерительных каналах °

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей и повышение точности измерений комплекса характеристик образца.

Указанная цель достигается тем, что в измеритель., электрических свойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные генератор со ступенчатой перестройкой частоты, двухэлектродный датчик, эталонный резистор и амплитудный детектор, последовательно соединенные масштабный усилитель, регистратор и блок управления, дополнительно введены компенсирующий усилитель и блок весовой обработки, причем вход компенсирующего усилителя соединен с одним выводом эталонного резистора, а его выход — с дру.-им выводом эталонного резистора и входом амплитудного детектора, вход блока весовой обработки подключен к. выходу амплитудного детектора, а его выход - к входу масштабного усилителя, управляющие входы генератора со ступенчатой перестройкой частоты, блока весовой обработки и регистратора соединены с выходами блока уп— равления, A блок весовой обработки содержит последовательно соединенные электронный коммутатор, аналогрвый запоминающий блок и сумматор.

На чертеже приведена структурная электрическая схема измерителя электрических свойств горных пород и руд.

Измеритель электрических свойств горных пороД и руд содержит последовательно соединенные генератор 1 со ступенчатой перестройкой, двухэлектродный датчик 2, эталонный резистор 3, амплитудный детектор 4, блок 5 весовой обработки, масштабный усилитель б и регистратор 7, а также компенсирующий усилитель 8, вход которого подключен к первому выводу эталонного резистора 3, а выход— к второму выводу эталонного резистора 3 и входу амплитудного детектора 4, выходы блока 9 управления соединены с управляющими входами генератора 1 со ступенчатой перестройкой, блок 5 весовой обработки и регистратор 7.

Блок 5 весовой обработки содержит последовательно соединенные электронный коммутатор 10, аналоговый запоминающий блок 11 и сумматор 12, причем управляющие входы электронного коммутатора 10 и аналоговогс запоминающего блока 11 являются управляющими входами блока 5 весовой обработки и подключены к выходам блока 9 управления, сигнальный вход электронного коммутатора 10 является сигнальным входом блока 5 весовой обработки и подключен к выходу амплитудного

5 детектора 4, а выход сумматора 12, являющийся выходом блока 5 весовой обработки, соединен с входом масштабного усилителя б.

Измеритель электрических свойств о горных пород и руд работает следующим образом, Сигнал частоты Е, вырабатываемый генератором 1 со ступенчатой перестройкой, поступает на первый электрод двухэлектродного датчика 2, а с

его второго электрода — на эталонный резистор 3 и инвертирующий вход компенсируюцего усилителя 8. Поскольку прямой вход компенсирующего усилителя

8 заземлен, на его выходе, а следовательно, и входе амплитудного детектора 4 будет подцерживаться напряжение с амплитудой равной

B

25 вых 1+

1+ где P — - напряж. ение генератора со ступенчатой перестройкой; проводимость образца;

Н вЂ” величина эталонного резистора; коэффициент усиления компен. сирующего усилителя; или с погрешностью не превышающей. 976399 запомненные в аналоговом запоминающем блоке 11 напряжения поступают на вход сумматора 12, где суммируются с заданными весовыми коэффициентами C„, усиливаются масштабным усилителем 6, н результате чего регистратор 7 регистрирует значение и

g Е С, О к=л где и — порядковый номер измерения в цикле;

0к — напряжения на выходе амплитудного детектора 4 во время k-го измерения;

kð - размерный коэффициент.

Циклы измерения повторяются M раз, причем в каждом цикле начальная частота измерений увеличивается в, раз по сравНению с начальной частотой предшествующего цикла. Результатом измерений в каждом цикле является величина g где ю — порядковый номер цикла.

Эквивалентная каноническая схема замещения неоднородного объекта может быть представлена в виде совокупности элементарных частотно-независимых RC -звеньев, каждое из которых имеет активное сопротивление равное R =1 :и постоянную времени р, )и р причем величина постоянной времени

С;л, для каждого из циклов может быть оПределена из выражения

15 дительности труда.

Формула изобретения бО

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Савицкий A.Ï., Юзов В.И. Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород.—

II б5 Сб. "Методы разведочной геофизики

1 1 Я

У л где f u f — начальная .и конечная частота в м -м цикле

I (6 — средняя круговая частота в и -м цикле.

По известным д„ и измеренным Йщ легко определяются любые электрические характеристики измеряемого объек та, в частности для активной и реактивной составляющих комплексной проводимости соответственно получим м л

) йй-л дщ (Л+(Ф) t>q)

1 "

Щ

М

iр Cю

Q O+cvM )

Х м = у(л+ я („-, g (< i(ac ) j i где :к - текущая круговая частота, .а для переходной характеристики будем иметь

- %и И )

h(t) - Е н=л 9 где t - текущее время.

Введение дополнительных элементов в измеритель электрических свойств гдрных пород и руд позволяет значительно снизить погрешности измерений за счет исключения буферных.усилителей и воэможности замены синхронных детекторов, вносящих на повышенных частотах значительные фазовые сдвиги, на амплитудные. Измерение параметрон элементарных зненьев эквивалентной канонической схемы замещения объекта позволяет значительно повысить точность расчета любых элек. трических характеристик образцов горных пород, одновременно значительно сокращается общее время, необходимое для получения полного комплекса характеристик, описывающих снойства измеряемого объекта, что способ .твует повышению произвоНемаловажным преимуществом предлагаемого устройства является и то, что при его использовании отпадает необходимость иметь большой комплект приборов для непосредственных иэмерений всех необходимых характеристик измеряемых образцов.

1. Измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные генератор со ступенчатой перестройкой частоты, двухэлектродный датчик, эталонный резистор, амплитудный де= тектор,последовательно соединенные масштабный усилитель, регистратор

З5 и блок управления, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены компенсирующий уси40 литель и блок весовой обработки, причем вход компенсирующего усилителя соединен с первым выводом эталонного резистора, а его выход — с другим выводом эталонного резистора и

45 входом амплитудного детектора, вход блока весовой обработки подключен к выходу амплитудного детектора, а его выход — к входу масштабного усилителя, управляющие входы генератора

50 со ступенчатой перестройкой частоты и блока весовой обработки и регистратора соединены с выходами блока управления.

2. Измеритель по и. 1, о т л и

55 ч а ю шийся тем, что блок весовой обработки содержит последовательное соединенные электронный коммутатор, аналоговый запоминающий блок и сумматор.

976399

Составитель А. Сотникова, Редактор В.Иванова Техред T.Ôàíòà Корректор В.Бутяга,Заказ 8998/73 Тираж 717. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул..Проектная, 4 вып. 13, Л., "Электроразведка", 1971 с. 142-148.

Z. Исследование и эксйериментальная проверка возможности создания ахщаратуры, для комплексных измерений свойств горных пород. Отчет НИР, номер roc. регистрации 72002672.

Красноярский политехнический инсти тут.