Измеритель электрических свойств горных пород и руд

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУи 976399(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 07.05. 81(21) 3283845/18-21с присоединением заявки МВ(23) Приоритет -Опубликовано 231182, Бюллетень Йо 43Дата опубликования описания 23.11.82 РЦМ,Кл,(301 к 27/02 Государственный комитет СССР до делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.И.Юзов, А.А.Голосов, Ж.К.Болотина и А.Д.Ерлыков Красноярский политехнический институт(71) Заявитель 54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД 20 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано при проведении геоФизических исследований электроразведочными методами.Известно устройство для измеренияэлектрических свойств горных породи руд, содержащее последовательносоединенные задающий генератор со. двухэлектродный датчик, блок сравнения, избирательный и основной усилители, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых подключены к выходу основного усилителя,управляющие - к выходам квадратурныхсоставляющих. сигналов генератора, авыходы - к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами квадратурныхсоставляющих сигналов генератора ивходами. блока сравнения включеныблоки компенсации по активной и реактивной составляювум комплексной проводимости 1 Ц,Недостатком. данного устройстваявляется низкое быстродействие, вследствие того, что при использовании,укаэанного устройства требуетсяручная компенсация по двум квадратурным составляющим электропроводности. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения электрическихсвойств 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 свыходом задающего генератора черездвухэлектродный датчик и измерительные каналы, каждый из которых сбдержит последовательно соединенные буферный усилитель, детектор, масштабныйусилитель и регистратор, причем опорный вход каждого иэ детекторов соединен с квадратурными выходами генератора2).Недостатком известного устройстваявляется то, что получение переходных либо импульсных характеристикзатруднено из-эа необходимости проведения сложных и громоздких пересчетов, использующих преобразования Фурье или Лапласа, что снижаетобщую производительность труда приизмерениях, не,обеспечивает необходимой точности,Кроме того, измерение составляющихкомплексного сопротивления или про976399 35,приближенно равное 40 Иьх о 3Выходное напряжение компенсирующего усилителя 8 детектируется ампли. тудным детектором 4 и подается навход блока 5 весовой обработки, где 45 через электронный коммутатор 10 пос"тупает на первый канал аналоговогозапоминаюцего блока 11, где.и запоминается.После запоминания напряжения впервом канале аналогового запоминающего блока 11, блок 9 управления выдает команду, под .действием которойгенератор со ступенчатой перестройкой вырабатывает сигнал частоты 55 сгде с 1. - коэФФициент, равный обычно2 + 4,одновременно переключается электронный коммутатор 10, обеспечивая запо 60 минание продетектированного сигнала во втором канале аналогового запоминающего блока 11,Цикл состоит из Д (обычно 4-11)измерений, После этого блок 9 управ 65 ления выдает команду, по которой водимости особенно на повышенных частотах .затруднено из-за дополнительных погрешностей, связанных с Фазовыми сдвигами в измерительных каналахЦелью изобретения является расширение Функциональных воэможностейи повышение точности измерений комплекса характеристик образца,Указанная цель достигается тем,что в измеритель, электрическихсвойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные генератор со ступенчатой перестройкойчастоты, двухэлектродный датчик,эталонный резистор и амплитудныйдетектор, последовательно соединенные масштабный усилитель, регистратор и блок управления, дополнительно введены компенсирующий усилительи блок весовой обработки, причемвход компенсирующего усилителя соединен с одним выводом эталонногорезистора, а его выход - с дру.-имвыводом эталонного резистора и входомамплитудного детектора, вход блокавесовой обработки подключен к. выходу амплитудного детектора, а еговыход - к входу масштабного усилителя, управляющие входы генераторасо ступенчатой перестройкой частоты,блока весовой обработки и регистратора соединены с выходами блока уп -равления,Л блок весовой обработки содержитпоследовательно соединенные электронный коммутатор, аналогрвый запоминающий блок и сумматор.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема измерителя электрических свойств горных пород иРуд.Измеритель электрических свойствгорных пороД и руд содержит последовательно соединенные генератор 1со ступенчатой перестройкой, двухэлектродный датчик 2, эталонный резистор 3, амплитудный детектор 4,блок 5 весовой обработки, масштабныйусилитель б и регистратор 7, а также компенсирующий усилитель 8, входкоторого подключен к первому выводуэталонного резистора 3, а выход -к второму выдоду 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 7Блок 5 весовой обработки содержитпоследовательно 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 9управления, сигнальный вход электронного коммутатора 10 является сигнальным входом блока 5 весовой обработки и подключен к выходу амплитудного5 детектора 4, а выход сумматора 12,являющийся выходом блока 5 весовойобработки, соединен с входом масштабного усилителя б,Измеритель электрических свойств0 горных пород и руд работает следующим образом.Сигнал частоты Г , вырабатываемыйгенератором 1 со ступенчатой перестройкой, поступает на первый электрод двухэлектродного датчика 2, а сего второго электрода - на эталонныйрезистор 3 и инвертирующий вход компенсируюцего усилителя 8. Посколькупрямой вход компенсирующего усилителя8 заземлен, на его выходе, а следовательно, и входе амплитудного детектора 4 будет подцерживаться напряжение с амплитудой равной"+ кгде 1 - напряжение генератора соступенчатой перестройкой;проводимость образца;В - величина эталонного резистора;коэФФициент усиления компенсирующего усилителя;или с погрешностью не превышающейзапомненные в аналоговом запоминающем блоке 11 напряжения поступаютна вход сумматора 12, где суммируются с заданными весовыми коэффициентами С, усиливаются масштабнымусилителем 6, н результате чегорегистратор 7 регистрирует значениеид Е С, О)к=лгде й - порядковый номер измеренияв цикле;Ок - напряжения на выходе амплитудного детектора 4 во время М-го измерения;кр - размерный коэффициент.Циклы )лзмерения повторяются Мраз, причем в каждом цикле начальнаячастота измерений увеличивается в,раз по сравНению с начальной частотой предшествующего цикла. Результатом измерений в каждом цикле является величина , где ю - порядковый номер цикла,Эквивалентная каноническая схемазамещения неоднородного объекта может быть представлена в виде совокупности элементарных частотно-независимых ЯС -звеньев, каждое изкоторых имеет активное сопротивлениеравное К=лф)В:и постоянную времени Г,причем величина постоянной времениС)л, для каждого из циклов может бытьоПределена из выражения 51015 дительности труда. Формула изобретения бО Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Савицкий А,П., Юзов В.И. Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород. -11 б 5 Сб. "Методы разведочной геофизики)ф лиигде 1 и 1, - начальная и конечнаячастота в м -м циклеЮ - средняя круговая частота в и -м цикле.По известным Сд и измеренным Йщ легко определяются любые электрические характеристики измеряемого объек та, в частности для активной и реактивной составляющих комплексной проводимости соответственно получимм е=л Д (+) )в )1"щ-л Окю с) ( д л д цФшСМ ) Чвм=л ЯмО+ц)С )Хф мЪ) .:лгде :ц) - текущая круговая частота, .а для переходной характеристики будем иметь ЕЮллЬ(г) - ;н:л 9,где г - 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 фазовыесдвиги, на амплитудные, Измерениепараметрон элементарных зненьев экви.валентной канонической схемы замещения объекта позволяет значительноповысить точность расчета любых электрических характеристик образцовгорных пород, одновременно значительно сокращается общее время,необходимое для получения полногокомплекса характеристик, описывающих снойства измеряемого объекта,что способствует повышению произвоНемаловажным преимуществом предлагаемого устройства является и то,что при его использовании отпадает необходимость иметь большой комплект приборов для непосредственных иэмерений всех необходимых характеристикизмеряемых образцов. 1. Измеритель электрическихсвойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные генератор со ступенчатой перестройкойчастоты, двухэлектродный датчик,эталонный резистор, амплитудный де-тектор,последовательно соединенныемасштабный усилитель, регистратор З 5 и блок управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены компенсирующий уси литель и блок весовой обработки) при.чем вход компенсирующего усилителясоединен с первым выводом эталонного резистора, а его выход - сдругим выводом эталонного резистора и 45 входом амплитудного детектора, входблока весовой обработки подключен квыходу амплитудного детектора, а еговыход - к входу масштабного усилителя, управляющие входы генератора 50 со ступенчатой перестройкой частотыи блока весовой обработки и регистратора соединены с выходами блока уп.равления.2. Измеритель по и. 1, о т л и 55 ч а ю щ и й с я тем, что блок весовой обработки содержит последовательное соединенные электронныйкоммутатор, аналоговый запоминающийблок и сумматор.976399 вып. 13; Л "Электроразведка", 1971с. 142-148,2, Исследование и эксйериментальная проверка возможности создания Составитель А.Сотникова,ва Техред Т.Фанта Корректор В.Бутяга филиал.ППП "Патент"., г. Ужгород, улПроектная, 4 едактор В аказ 8998 73 ТирНИИПИ Госудпо делам035, Москва аж 717.арственноизобретенЖ, Р аппаратуры, для комплексных измерений свойств горных пород. Отчет НИР,номер гос. регистрации 72002672.Красноярский пдлитехнический институт. Подписнкомитета СССРи открытийская иаб., д. 4/5