Лабораторный электроразведочный измеритель сигналов

Союз Советски кСоцивпистическинРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл,6 01 Ч 1/40// С 01 У 3/06// 6 О й 27/04 аявлено 15. 04. 80(2 1909/18-25 исоелиненнем ударотаенный квинте СССР(23) тет но делан нзобретенн н открытий. Ф. Гордеева и Л 1 О5 ля АН инскии Институт химии нефти Сибирского отделе аявител РАТОРНЬПИЗ"ЕРИТЕЛЬ 4) ЕКТРОРАЗВЕДОЧНЬ СИГНАЛОВ физичесместо зобретение относитс зведк емых ков ким методам пои рождений полез применяться при лениях интенсив же ных иско лабора ности п е рных явле Х и я сеи 1 род Ффек моэлектрическв грунтах,10 Известны устройства для наблюдения сейсмоэлектрических эффектов в лабораторных и полевых условиях, работающие в режимах импульсного и периодического возбуждения механических колебаний в горных породах, порождающих сейсмоэлектрические эффекты 1 и 11 рода, а также пьезоэлектрические эффекты, Они включают источник механических колебаний и электроды, контактирующие с исследуемой средой - грунт в естественном залегании или образец горных пород, помещаемых в ячейку для лабораторных исследований, Приборы, работающие в импульсном режиме возбуждения колебаний, могут применяться как в лабораторных, так и в полевых условиях. Приимпульсном возбуждении различаютпьезоэлектрический и сейсмоэлектри;ческий эффекты 1 и 11 рода по времени их проявления, характерным частотам, присущим пьезоэлектрическими электрокинетическим сигналам, атакже при выделении эффекта 1 рода,связанного с электрокинетическимипроцессами на поверхности электродов, путем изменения их местоположения относительно источника колебаний. При гармоническом возбуждениив лабораторной практике пьезоэлектрический эффект выделяют в суммарном электрическом поле, основываясьна представленных о минералогическом составе образца. 3 случае использования рыхлых горных пород, характе,ризующихся беспорядочной структуройминералов-пьезоэлектриков, пьезоэлектрический эффект не проявляется, аразделению подлежат только сецсмо,электрические эффекты 1 и 1 рода,8903 15 35 Это разделение делают, применяя вкачестве материала для изготовленияэлектродов металлы и полупроводники, на специально обработанных поверхностях которых электрокинетичес 5кие явления, порождающие сейсмоэлектрический эффект 1 рода, проявляютсяслабо, Качество разделения эффектов1 и 11 рода зависит от степени подавления эффекта 1 рода, что должно контролироваться в процессе каждого измерения, желательно непрерывно 11,Известно также устройство, использующееся для измерений в рыхлых грунтах, содержащее "водонепроницаемуюячейку", заполненную образцом анализируемой почвы, и два электрода, невступающие в химические реакции ссолями и кислотами, которые имеютсяв анализируемой почве. Эти электроды помещены в ту часть ячейки, вкоторой находится образец почвы, имогут быть соединены с внешней цепью, Измерения электрических сигналов в этом устройстве производятсяпо мостовой схеме, которая снабженаисточником тока Г = 1,5-10 кГц дляизмерения сопротивления образца. Прииспользовании для наблюдений сейсмоэлектрических эффектов прототип может30быть соединен с устройством для возбуждения механических колебаний, авнешнее напряжение, питающее образецчерез мостовую схему, может быть отключено или использовано при наблюдении стимулированного сейсмоэлектрического эффекта 21,Недостатком устройств с импульсным возбуждением, используемых вполевой практике, не позволяющим эффективно применять их при лабораторных исследованиях, является отсутствие водонепроницаемой ячейки с контейнером для образца, опрокидывающжся при помещении и извлечении изнего образца рыхлого грунта и устанавливающегося в положение., удобноедля выполнения этих операций.Недостатками известного устройства, как и всех известных лабораторных устройств, работающих в гармоническом режиме возбуждения, являютсянеобходимость специального подбораматериала для электродов, их периодической поверхностной обработке,трудоемкого контроля устранения сейсмоэлектрического эсЯекта для каждогоиз электродов и ненадежность разделения сейсмоэлектрических эффектов 121 4и 11 рода в случае, если этот контроль не ведется непрерывно. Производительность устройств является низкой из-за необходимости частого контроля и обработки электродов, а качество разделения эффектов снижается, если контроль не ведется непрерывно или обработка поверхности электродов производится редко.Цель изобретения - повышение производительности труда и точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в лабораторный электроразведочный измеритель сигналов, содержащий контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов, в которую помещены(три электрода, средний из которых размещен между двумя крайними, излучатель механических колебаний, подключенные к электроизмерительной схе-. ме, содержащей генераторы сигналов импульсной и гармонической формы, усилитель, к выходу которого параллельно подключены вольтметр, частотомер и многоканальный осциллограф, а так - же тензометрическую схему уплотнения образца, размещенную в торце контейнера, дополнительно введен коммутатор, одна группа контактов которого обеспечивает поочередное подсоединение крацнего электрода излучения к генераторам сигналов импульсной и гармонической формы, а другая группа контактов - поочередное переключение среднего и другого крайнего измерительно- го электрода ко входу усилителя, при этом к электроду излучения подсоединен излучатель механических колебаний.Контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов выполнен поворотным вокруг горизонтальной оси.Средний электрод имеет форму охранного кольца.Детали корпуса ячейки изготовляются из стали, желательно марки, верхние и нижние электроды и охранное кольцо изготавливаются из электролитической меди.Пьезоэлектрический источник изготовляют из кристалла сегнетовой соли кубической формы с серебрением горизонтальных граней, к которому прикладывается возбуждающее напряжение. При замене пьезоэлектрического источника магнитострикционным корпус последнего изготавливается из плексиглаза, ферритовые стержни с возбуждающей об0 20 2 Э 0 5 8моткой помещают в просверленные внем по вертикали цилиндрические гнезда и заливают эпоксидной смолой. Поглотитель для исключения распространения механических колебаний выполняется из пенопласта. Уплотняющиекольца - из листовой резины.На фиг. 1 изображена механическаяконструкция измерителя; на фиг, 2 -блок-схема устройства,Устройство содержит стойки 1, прижимной винт 2, держатель-Фиксатор 3,крышку 4 поглотителя, корпус 5 поглотителя, направляющие шпильки 6,крышку 7,поглотителя, корпус 8 системы, в котором размещают излучательи образец, изолятор 9, шпильки 10,стопорный болт 11, резиновый уплотнитель 12, крышку 13 корпуса, электрод 14 излучателя, заземляющий электрод 15, измерительный электрод б,тензометрическую схему 17 уплотненияобразца, основание 18, прокладку 19,поглотитель 20, охранное кольцо,21.Блок-схема устройства (см. Фиг.21содержит охранное кольцо 21, генератор 2гармонических колебаний, генератор 23импульсов, излучатель 24, заземляющий электрод 25, образец 2 б, микроамперметр 27, усилитель 28, вольтметр 29, частотомер 30, 5-и лучевойосциллограф 3.На Фиг. 2 обозначено: К и Кключи коммутатора, Р - направлениенагрузки.Работа устройства осуществляетсяследуюцим образом.После сборки ячейки подключаютэлектроды, измерительную схему, источник и тензометр к ключам коммутатора,гОслабляют винт 2, снимают крышку 13, наклоняют корпус контейнера в положение, удобное для размещения образца, вынимают верхний электрод, помещают образец в контейнер, закрывают образец верхним электродом, одевают крышку с верхним уплотняющим кольцом, устанавливают контейнер в вертикальное положение, закрепляют контейнер винтом при слабой затяжке, вращая винт, стрелку индикатора выводят на риску шкалы, соответствующей нормальному уплотнению образца, подают пакетным переключателем рабочее напряжение на электрические схрмыустройства, последовательно реализует с помощью пакетного переключателя схемы измерения и измеряют в каждой из 90321 б них амплитуду синусоидального сигнала, его частоту и сдвиг фазы относительно напряжения, питающего генератор возбуждения механических колебаний, на экранах 5-ти лучевого осциллографа, который по амплитуде калибруется вольтметром 29, по частотечастотомером 30.Для извлечения образца обесточивают электрические цепи устройства,ослабляют винт, наклоняют корпус контейнера в положение, удобное для извлечения образца, и изымают его изкамеры контейнера. Промывают при необходимости верхний электрод и камеру водой, после чего в контейнер за-гружают следующий образец. Длительность измерения при выдержке его подрабочим давлением в течение 10 минв целом не превышает 20 мин,Данное устройство в отличие от известного обеспечивает возможность в профилактическом разборе и чистке электродов не чаще одного раза после пяти смен работы. Разделение эффектов с погрешностями определения амплитуды сейсмоэлектрического эффекта 11 рода не более 10 Х достигается при ее отношении к определяемой, независимо в каждом измерении, амплитуде эф" Фекта 1 рода не меньшем, чем 10: 1Формула изобретения 1. Лабораторный электрораэведочный измеритель сигналов, содержащий контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов, в которую помещены три электрода, средний из которых размещен между двумя крайними, излучатель механических колебаний, подключенные к электроизмерительной схеме, содержащей генераторы сигналов импульсной и гармонической йормы, усилитель, к выходу которого параллельно подключены вольтметр, частотомер и многоканальный осциллограф, а также тензометрическую схему уплотнения образца, размещенную в торце контейнера, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности измерений, он дополнительно содержит коммутатор, одна группа контактов которого обеспечивает поочередное подсоединение крайнего электрода излучения к генераторам сигна,лов импульсной и гармонической Формы, 7,а другая группа контактов - поочередное переключение среднего и другого крайнего измерительного элек.трода ко входу усилителя, при этом к электроду излучения подсоединен излучатель механических колебаний.2. Измеритель по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов выполнен поворотным вокруг горизонтальной оси.8903213. Измеритель по п. 1, о т -л и ч а ю щ и Й с я тем, что средний электрод имеет Форму охранного кольца,5Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. 1:ондрашев С,Н. Пьезоэлектрический метод разведки, И., "Недра",1980, с. 3-5,2. Заявка СНА Р В 079099,кл. 324-13, 1976 (прототип).