Устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых

 

О П И С А Н И Е < 1987551

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (53)М. Кл. (22) Заявлено 24. 07. 81 (21) 3322652/18-25; с присоединением заявки М (23 } Приоритет

Опубликовано 07.01.83. Ьитллетень М 1

Дата опубликования описания 07.01.83

G 01 Ч 3/10

Гееударствевхый «емнтат

СССР

le делам взабретеххй и етхрытий (53) УДК 550,83 (088.8) Э. И. Арш, В. С. Хандецкий и С. В. С рйЖренФвЮк в,. т а ь .т тч тм

t 5, Днепропетровский ордена Трудового Красного..ЯнйМЬйФЙ государственный университет им. 300-летия воссоедИФтниж

Украины с Россией (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

1.

Изобретение относится к автогенераторным приборам для измерения элект-. ропроводности веществ и матери алов, содержащих влагу, например, электропроводность руд цветных металлов в естественных условиях, в которых минерализованная влага, обладающая значительной i электропроводностью, является мешающим фактором.

Известно устройство для дизлектри о ческого индуктивного каротажа скважин, которое содержит два индуктивных измерительных преобразователя, питаемых токами различной частоты, двухчастотный автогенератор, разделительные фильтры, усилители и регистрирующий прибор .

Устройство позволяет одновременно раздельно измерять диэлектрическую проницаемость .Е,. и электропроводность (горных пород (1 ).

Однако устройство имеет недостаточную точность измерениями и -бт из-» влияния на сигналы измерительных преобразователей внесенного актив ного сопротивления от электропроводности скважинной жидкости и минерализованной влаги, которыми насыщены горные породы; наличие в. схеме усилителей увеличивает уровень шуг мов.

Наиболее близким к предлагаемому техническоМу решению является устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых, со« держащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихретоковый измерительные преобразователи, высокочастотный автогенераторный измеритель„,:в качестве элемента кале» бательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно более низкой частоте и автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которо3 98755 го включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, два амплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, К контролируемой породе прикладывается пространственно совмещенные измерительные преобразователи, Выде ляемая генератором сантиметровых волн мощность распределяется s волноводе между нагрузкой (влагосодержащей fO горной породой) и измерителем мощности - термиcrором.

Антенное устройство высокочастотного автогенераторного измерителя передает в исследуемую породу элект- 15 ромагнитные колебания частотой порядка 50 -60 ИГц. Сеточный ток пропорционален величине поглощения, высокочастотной энергии, зависящей, в основном, от процентного содержания полезного ископаемого.

Оба измерительных сигнала подаются на счетно-решающее устройство, которое выдает на регистрируемый прибор напряжение, соответст" 2s вующее процентному содержанию полезного ископаемого.(с поправкой на вла госодержание). Напряжение, пропорциональное влагосодержанию, может быть подано на отдельный регистрирующий прибор (2 j.

ОДнако в известном устройстве точность определения влагосодержания невысока, как как на амплитудный сигнал канала, измеряющего влажность породы, не только влияет минерализованная влага, но и электропроводность полезного ископаемого. Это существенно ухудшает коррекцию сигнала о содержании полезного и с копае мого по влажности. Кроме того, использование антенных измерительных преобразователей приводит к погрешности измерения содержания полезного ископаемого, так как на сигналы преобразователей. с распределенными параметрами влйяют как электропроводящие так и диэлектрические свойства объекта.

Имеют место такие погрешности из-за изменения зазора между измерител ьными преобразователями и породой, который не может быть постоянным изза неровностей контролируемой поверхности, 55

Целью изобретения является повыше/ ние точности измерения электропроводности влагосодержащих сред.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измеоения электропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихр токовый измерительные преобразователи, высокочастотный автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно более низкой частоте и автогенерагорный измеритель, в качестве weмента колебательного контура которого включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, два амплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, введены два частотных детектора, блок сложения, цепь из последовательно соединенных вари капа и конденсатора и два полевых транзистора в качестве управляемых резисторов, причем первый полевой транзистор подключен к между базой транзистора высокочастотного автогенератора и общей шиной, последовательно соединенные варикап и конденсатор подключены между коллектором и эмиттером транзистора высоко" частотного автогенератора, второй полевой транзистор подключен между базой транзистора низкочастотного автогенератора и общей шиной, вход первого частотного детектора подключен к коллектору транзистора высокочастот- . ного автогенератора, выходы частотного детектора и амплитудного детектора высокочастотного автогенератора соединены с входами блока сложения, выход которого подключен к первому входу блока вычитания и к зэтвору второго полевого транзистора, к коллектору транзистора низкочастотного автогенератора подключен вход второго частотного детектора, выход которого соединен через разделительный резистор к катоду вари капа, выход амплитудного детектора низкочастотного автогенератора соединен с затвором первого полевого транзистора и с вторым входом, блока вычитания, выход которого подключен к регистрирующему прибору, На чертеже приведена схема устройства для измерения электропроводности полезных ископаемых.

Схема содержит измерительные автогенераторы 1 и 2, амплитудные детеь9875

5 торы 3 и 4, частотные детекторы 5 и 6, блок 7 сложения, блок 8 вычита- . ния,и регистрирующий прибор 9.

Измерительный автогенератор 1 собран по емкостной трехточечной схеме 5 на транзисторе 10 и содержит регулирующие режим автогенератора по постоянному току резисторы 11-13 и управляемый резистор 14, в качестве которого использован полевой транзистор, исток 10 которого подключен к базе транзистора 10, а сток - к общей шине, конденсаторы 15 и 16 в базовой и эмиттерной цепях, включенные между коллектором и эмиттером транзистора 10 конденсатор 17 и цепочку из последова тельно соединенных конденсатора 18 и варикапа 19, колебательный контур, состоящий из вихретокового преобразователя 20 и конденсатора 21. 20

Измерительный автогенератор 2, .собранный на транзисторе 22 по схеме емкостной трехточки, содержит резисторы 23-25 и управляемый резистор

26, выполненный в виде полевого

2S транзистора в цепях фиксированного и автоматического смещения, конденсаторы 27-29, устанавливающие режим авто.генератора по переменному току, ко„1ебательный контур, .состоящий из 30 пространственно совмещенных вихрето» кового 30 и емкостного 31 преобразо-. вателей.

К выходу автогенератора 1 подключены амплитудный 3 и частотный 5 дет текторы, к выходам которых подключены входы блока 7 сложения. С выходам блока сложения соединен управляющий электрод управляемого резистора 26 и первый вход блока 8 вычитания. К вы» 40 ходу автогенератора 2 подключены вхо ды амплитудного 4 и частотного 6 детекторов. Выход частотного детектора

6 через резистор 32 подключен к точке соединения конденсатора 18 и ва- 4> рикапа l9. К выходу амплитудного детектора 4 подключен управляющий элект род управляемого резистора 14 и второй вход блока 8 вычитания. К выходу блока вычитания подключено регистрирующее устройство 9.

Устройство работает следующим образом.

Измерительные преобразователи автогенератор в 1 и 2 пространственно

5i совмещены для того, чтобы контролировался один и тот же обьем .образца, для уменьшения взаимовлияния элек

51 d тромагнитных палей преобразователей, частоты генерируемых автогенерато— раи4 1 и 2 колебаний выбраны некратными друг другу. Величины. рабочих частот выбираются из условия наибольшей чувствительности к контролируемому параметру. Так, например, при измерении электропроводности сум хой свинцово-цинковой руды и минерапизаванной влаги на частоте f=

=13,56 ИГц отношение сигналов составляет 10:1, а при измерении на частоте

f=80 ИГц отношение этих же сигналов .составляет 100:1. На основании этого для ослабления взаимовлияния сигналов от электропроводности полезного ископаемого()„1И и электропроводности минерапизованной влаги 5 g частота. автогенератора 1 f выбрана намного выше частоты С автогенератора 2.

При внесении в поле первичных измерительных преобразователей влажного образца параметры автогенераторов изменяются. В контур высокочастотного автогенератора 1 под воздействием электропроводности, преимущест венно полезного и с копае мого, вносятся автивное R и реактивное ХВ„ц

Вп сопроти вления, которые вызывают изменения амплитуды и частоты генерируемых колебаний. С помощью амплитудного :3 и частотного 5 детекторов эти сигналы преобразуются в постоянные напряжения, которые .суммируются

,при помощи блока 7 сложения, что по-, вышает чувствительность автогене= ратора 1 к полезному сигналу .

В вихретоковый преобразователь 30, питаемый током низкой частоты, вносится аятивное сопротивление К „,величина которого определя»

Ьи ется преимущественно электропроводностью влаги 6®. Сигнал от R l4 воздействует на величину амплитуды колебаний автогенератора 2, которая выпрямляется амплитудным детектором 4.

Величина емкости преобразователя.31 в значительной степени определяется величиной зазора между преобразователем и образцом, это используется для отстройки от зазора при измерениях электропроводностей бп> и б р Так, при увеличении зазора емкость преобразователя уменьшается, что приводит к возрастанию частоты колебаний автогенератора 2.

7551 8

7 98

Этот сигнал поступает на частотный детектор 6. Напряжение на выходе детектора 6 является управляющим для емкости варикапа 19 в цепи положительной обработки связи высокочастотного автогенератора. Напряжение с выхода детектора 6 через разделительный резистор 32 подается на анод варикапа, увеличивая его емкость, а следовательно,и глубину положительной обработкой связи .таким образом, чтобы компенсировалось ослабление сигнала от преобразователя 20, возникшее из-за увеличения зазора.

Однако Ли и 5 являются взаимозависимыми величинами, т . е. в величине сигнала от преобразователя 20 кроме составляющей от электропроводности полезного ископаемого есть определенная составляющая ото и и наоборот. Для раздельного измерения взаимозависимых величин б Ли и баб в: измерительные автогенераторы введены отрицательные обратные связи в качестве управляемых резисторов 14 и

26, На управляющий электрод резистора 14 подается напряжение с детектора 4, пропорциональное содержанию влаги,в образце, а на управляющий электрод резистора 26 - с блока 7 сложения, пропорциональное содержанию полезного ископаемого.

При увеличении содержания влаги в образце увеличивается сигнал от

GW, что вызывает возрастание напряжения на выходе детектора 4, а следовательно, и на управляющем электро- де резистора 14. Изменение сопротивления резистора 14, регулирует смещение на базе транзистора 10 таким .образом, чтобы компенсировать приращение напряжения на выходе автогенератора 1 из-за влияния возрос. шей влажности.

Подобным образом компенсируется влияние измерения 6 »4 на сигнал по влажности путем подачи напряжения с блока 7 нв электрод резистора 26.

Таким образом устраняются погрешности, связанные с взаимовлиянием измеряемых величин Gn»4, и бщ .

Сигналы с блока 7 суммирования и с амплитудного детектора 4 подаются на блок 8 вычитания. С .выхода блока 8 на регистрирующий прибор 9, поступает сигнал, пропорциональный исключительно содержанию полезного

39 ископаемого в руде и не зависящий от содержания влаги в контролируемом обьекте.

В качестве базового прибора принят прибор для определения границ рудного тела - автогенераторный геофизический измеритель (ЛГИ), Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным прибором - бо ее высокая точность определения содержания полезного ископаемого в ру»дах за счет полной коррекции влияния электропроводности минерализованной вл аги.

Технико-экономический эффект связан с увеличением точности определения границ рудного тела и содержания полезного компонента в рудах цветных металлов. Это приводит к улучшению качества руды, поступающей на пере— работку, уменьшает потери при добыче

При проведении измерения с помощью базового прибора АГИ содержание в образце влаги определяется с помощью химического анализа, по результатам которого производится коррекция погрешности показаний при бор а от влияния (7 р, Внедрение предлагаемого устройства позволит снизить затраты на трудоемкое химическое опробование, сократит разрыв времени между отбором проб и. получением результатов опробования.

Формул а и зобретения

Устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные инду кти вно- емкост ный и вихретоковый измерительные преобразователи, высокочастотный автогенераторный измери тел ь, в качестве элемента колебательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно бо

» лее низкой частоте автогенераторный измерит ел ь, в качестве элемента колебательного контура которого включен индуктивно-емкостный измерит ел ьный преобрвзовател ь, два амплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в нег».. введены два частотных детектора, блок сложения, цепь из последовател

Составитель E. Городничев

Техред А.Ач Корректор 3"3. Демчик

Редактор H. Рогулич

Заказ 10297/33 Тираж 708

ВНИИ ПИ Государ ст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

9 987551 30 но соединенных варикапа и конденсато- 3вому входу блока. вычитания, и к зат,ра и два полевых транзистора s каче- вору второго полевого транзистора, стве управляемых резисторов, причем к коллектору транзистора низкочастотпервый полевой транзистор подключен ного автогенератора подключен вход между базой транзистора высокочастот- $ второго частотного детектора, выход ного автогенератора и общей шиной, -которого соединен через разделительпоследовательно соединенные варикап . ный резистор с катодом варикапа,выи конденсатор подключены между коллек- ход амплитудного детектора низкочас тором и эмиттером транзистора высо-. тотного автогенератора соединен с кочастотного автогенератора, второй 1О затвором первого полевого транзистополевой транзистор подкпючен между ра и с вторым входом блока вычитабазой транзистора низкочастотного ния, выход которого подключен к реги автогенератора и общей шиной, вход стрирующему прибору. первого частотного детектора под- Источники информации, ключен к коллектору транзистора И принятые во внимание при экспертизе высокочастотного автогенератора, вы- l. Авторское свидетельство СССР ходы частотного и амплитудного детек- Ю 199284, кл .- 6 01 V 3/00, 1965. тора высокочастотногo автогенерато- 2. Авторское свидетельство СССР ра соединены с входами блока сложе- 33 377999, кл. G 01 Ъ 3/00, 1963р ния, выход которого подключен к пер-, 20 (прототип).