Устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 9 СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО(088.8) публнко м изабретехииетхрытий кования описания 07,01,83 а опуе 4 ни%квФтч мвга ЯнййбйЬ 4воссоедййттния И. Арш, В. С, Ханд кии и С. В. СРФЖр т 1Трудового Кра: итет им. 300-ле с Россией непропетровский орде осударственный униве Украин(71) Заявитель 5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОС ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ1.Изобретение относится к автогенера торным приборам для измерения элект-. ропроводности веществ и материалов, содержащих влагу, например, электропроводность руд цветных металлов в естественных условиях, в которых минерализованная влага, обладающая значительнойэлектропроводностью, является мешающим фактором.Известно устройство для диэлектрического индуктивного каротажа скважин которое содержит два индуктивных измерительных преобразователя, питаемых токами различной частоты, двухчас тотный автогенератор, разделительные фильтры, усилители и регистрирующий прибор .1Устройство позволяет одновременно раздельно измерять диэлектрическую проницаемость .с, и электропроводность ( горных пород Г 1 1.Однако устройство имеет недостаную точность измерения 1 и -б точ с присоеднненисуерствееый рмитетСССР(2 З) ПриоритетО из-за влияния на сигналы измерительных преобразователей внесенного активного сопротивления от электропроводности скважинной жидкости и юнерализованной влагикоторыми насыщены горные породы; наличие в. схеме усилителей увеличивает уровень шугмов.Наиболее близким к предлагаемо му техническоМу решению являетсяустройство для измерения электропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихре токовый измерительные преобразовате"ли, высокочастотный автогенераторныйизмеритель,:в качестве элемента колебательного контура которого включенвихретоковый преобразователь, рабоготающий на некратной и значительноболее низкой частоте и автогенераторный измеритель, в качестве эле"мента колебательного контура которо 3 98755го включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, два амплитудных детектора, блок вычитания ирегистрирующий прибор,К контролируемой породе прикладывается пространственно совмещенныеизмерительные преобразователи, Выде-ляемая генератором сантиметровыхволн мощность распределяется в волно"воде между нагрузкой (влагосодержащей 10горной породой) и измерителем мощнос ти - тер ми ст ором,Антенное устройство высокочастотного автогенераторного измерителяпередает в исследуемую породу электромагнитные колебания частотой порядка 50 -60 ИГЦ. Сетоцный ток пропорционален величине поглощения, высокочастотной энергии, зависящей, в основном, от процентного содержанияполезного ископаемого.Оба измерительных сигнала подаются на сцетно-решающее устройство, которое выдает на регистрируемый прибор напряжение, соответст" г 5вующее процентному содержанию полезного ископаемого.(с поправкой на влагосодержание). Напряжение, пропорциональное влагосодержанию, можетбыть подано на отдельный регистрирующий прибор 2ОДнако в известном устройстветочность определения влагосодержанияневысока, как как на амплитудныйсигнал канала, измеряющего влажностьпороды, не только влияет минерализованная влага, но и электропроводность полезного ископаемого. Это существенно ухудшает коррекцию сигналао содержании полезного ископаемогопо влажности. Кроме того, использование антенных измерительных преобразователей приводит к погрешностиизмерения содержания полезного ископаемого, так как на сигналы преобразователей. с распределенными параметрами влйяют как электропроводящиетак и диэлектрические свойства объекта.Имеют место такие погрешности из-заизменения зазора между измерител ьными преобразователями и породой,который не может быть постояннь 1 м изза неровностей контролируемой поверхности,55Целью изобретения является повыше/ние точности измерения электропровод.ности влагосодержащих сред. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измеоенияэлектропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные инду ктивно-емкостный и вихр.токовый измерительные преобразователи, высокочастотный автогенераторный измеритель, в качестве элементаколебательного контура которого включен аихретоковый преобразователь,работающий на некратной и значительно более низкой частоте и автогенерагорный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого вклюцен индуктивно-емкостныйизмерительный преобразователь, дваамплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, введеныдва частотных детектора, блок сложения, цепь из последовательно соединенных вари капа и конденсатора идва полевь 1 х транзистора в кацествеуправляемых резисторов, причем первый полевой транзистор подключен кмежду базой транзистора высокочастотного автогенератора и общей шиной, последовательно соединенные варикап иконденсатор подключены между коллектором и эмиттером транзистора высоко"частотного автогенератора, второй полевой транзистор подклюцен между базой транзистора низкочастотного автогенератора и общей шиной, вход первого цастотного детектора подключен кколлектору транзистора высокочастот- .ного автогенератора, выходы частотного детектора и амплитудного детектора высокочастотного автогенераторасоединены с входами блока сложения,выход которого подключен к первомувходу блока вычитания и к зэтворувторого полевого транзистора, к коллектору транзистора низкочастотногоавтогенератора подклюцен вход второго частотного детектора, выход которого соединен через разделительныйрезистор к катоду варикапа, выход амплитудного детектора низкочастотногоавтогенератора соединен с затворомпервого полевого транзистора и с вторым входом, блока вычитания, выход которого подключен к регистрирующемуприбору,На чертеже приведена схема устройства для измерения электропроводности полезных ископаемых.Схема содержит измерительные автогенераторы 1 и 2, амплитудные детеь98 П 5торы 3 и ч, 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 1 ч, 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 2 1. 20Измерительный автогенератор 2, .собранный на транзисторе 22 по схеме емкостной трехточки, содержит резисторы 23-25 и управляемый резистор 26, выполненный в виде полевого25 транзистора в цепях Фиксированного и автоматического смещения, конденсаторы 27-29, устанавливающие режим авто.- генератора по переменному току, кодебательный 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. З 5 текторы, к выходам которых подключены входы блока 7 сложения. С выходом блока сложения соединен управляющий электрод управляемого резистора 26 и первый вход блока 8 вычитания, К выходу автогенератора 2 подключены вхо ды амплитудного ч и частотного 6 детекторов. Выход частотного детектора 6 через резистор 32 подключен к точке соединения конденсатора 18 и ва рикапа 19. К выходу амплитудного детектора 4 подключен управляющий элект род управляемого резистора 11 и второй вход блока 8 вычитания. К выходу блока вычитания подключено.регистрирующее устройство 9. Устройство работает следующим образом.Измерительные преобразователи авто- генераторов 1 и 2 пространственно55 совмещены для того, чтобы контролировался один и тот же обьем образца, для уменьшения взаимовлияния элек 51 6тромагнитных палей преобразователей,частоты генерируемых автогенерато -раьи 1 и 2 колебаний выбраны некратным друг другу. Величины рабочихчастот выбираются из условия наибольшей чувствительности к контролируемому параметру. Так, например,при измерении электропроводности сумхой свинцово-цинковой руды и минерапизаванной влаги на частоте 1==13,6 ИГц отношение сигналов составляет 10:1, а при измерении на частотет=80 ИГц отношение этих же сигналов.составляет 100:1. На основании этогодля ослабления взаимовлияния сигналов от электропроводности полезногоископаемого 5 И и электропроводностиминерапизованной влаги 6 И , частота. автогенератора 1 1 выбрана намного выше частоты 1 автогенератора 2.При внесении в поле первичных измерительных преобразователей влажногообразца параметры автогенераторовизменяются. В контур высокочастот;ного автогенератора 1 под воздействием электропроводности, преимущественно полезного ископаемого, вносятся автивное К и реактивное ХВцепсопротивления, которые вызывают изменения амплитуды и частоты генериру"емых колебаний. С помощьюамплитудного :3 и частотного 5 детекторовэти 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, питаеюй током низкой частоты, вносится аятивное сопротивление К,величина которого определяЬи фется преимущественно электропроводностью влаги б. Сигнал от ВВМвоздействует на величину амплитудыколебаний автогенератора 2, котораявыпрямляется амплитудным детектором 4,Величина емкости преобразователя.31 в значительной степени определяется величиной зазора между преобразователем и образцом, это используется для отстройки от зазорапри измерениях электропроводностей6 П и бр Так, при увеличении зазораемкость преобразователя уменьшается, что приводит к возрастанию частоты колебаний автогенератора 2.7551 8 40 45 50 55 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 5 г 1 и и б являются взаимо- зависимыми величинами, т.е. в величине сигнала от преобразователя 20 кроме составляющей от электропровод- ности полезного ископаемого есть определенная составляющая отби и наоборот. Дпя раздельного измерения взаимозависимых величин б и и 6 М/ 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 ба, 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 авто- генератора 1 из-за влияния возрос. шей влажности.Подобным образом компенсируется влияние измерения бпы на сигнал по влажности путем подачи напряжения с блока 7 нв электрод резистора 26. Таким образом устраняются погрешности, связанные с взаимовлиянием измеряемых величин бп 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 5 10 15 эв 25 зв 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 измерительЛГИ, 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 влаги.Технико-экономический эффект связан с увеличением точности определения границ рудного тела и содержания полезного компонента в рудах цветных мет аллов . Зт о при водит к улу чше ни ю каче ст ва руды, посту пающей: на пере - работку, уменьшает потери при добычеПри проведении измерения с помощью базового прибора АГИ содержание в образце влаги определяется с помощью химического анализа, по результатам которого производится коррекция погрешности показаний прибора от влияния бр,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 измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно бо лее низкой частоте автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, 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 последователоставитель ехред А.Ач одничев Корректор И, Демчик дактор Н. Рогулич 10297/33 Тираж 708ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб,Подписно ак ПП "Патент",4 4 Ил од, ул. Прое 9 987551 10но соединенных варикапа и конденсато- . вому входу блока вычитания, и к зат" ,ра и два полевых транзистора в 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 разделитель- последовательно соединенные варикап . ный резистор с катодом варикэпа,выи конденсатор подключены между коллек. ход амплитудного детектора низкочас тором и эмиттером транзистора высо-. тотного автогенератора соединен с кочастотного автогенератора, второй 1 в 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" 1, Авторское свидетельство СССР ходы частотного и амплитудного детек- Ю 199284, кл, 6 01 7 3/00, 1965. тора высокочастотного автогенерато. Авторское свидетельство СССР ра соединены с входами блока сложе- У 177999, кл. 6 01 Ъ 3/00, 1963 ния, выход которого подключен к пер-, 20 (прототип).