Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд Советский патент 1983 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике и может быть использовано при геофизически исследованиях электроразведочными методами., По основному авт. ев-. № 883791 известно устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, ад ресный счетчик и два идентичных ка нала измерения активной и реактивн сбставляющих, каждый -из которых вк чает в себя последовательно соединенные постоянный запоминающий бло цифро&налоговый преобразователь, с матор, фильтр нижних частот, перемножитель, основной усилитель, регистратор, буферный усилитель, выход которого соединен с вторым вхо дом перемножителя, а также последо вательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель мощности и измер тельный датчик, причем выходы адре ного счетчика соединены с входами постоянных запоминающих блоков обо их каналов, выходы цифроаналоговых преобразователей каждого канала соединены с вторыми входами сумматора соседнего канала и, кроме того, выход цифроаналогового преобра зователя активного канала соединен с входом фильтра нижних частот, а выход датчика - с входами буферных усилителей обоих каналов Cl. . В известном устройстве реализовать, высокую точность измерений в широком диапазоне измеряегмых величин не позволяет конечная линейность амплитудной характеристики усилительного тракта, а огра ниченный диапазон линейного участка характеристики перемножителя, Кроме того, на точность измерений оказывает влияние температурная не- , стабильность коэффициентов передачи усилительного тракта и перемнохштеля. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Поставленная цель достигаеогся тем, что в устройстве для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее последовательно соединенные задающий генератор и адресный счетчик, два идентичных канала измерения активной и реактивной составляющих, каждый из кото рых включает в себя последовательно соединенные постоянный запоминаю цщй блок, цифроаналоговый преобразователь, сумматор, фильтр нижних частот, перемножитель, основной усилитель, регистратор, буферный усилитель,, выход которого соединен .с вторым входом перемножителя, а та же последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель мощности к- двух-либо четырехэлектродный датчик, причем выходы адресного счетчика соединены с входами постоянных запоминающих блоков обоих каналов, выходы цифроаналоговык преобразователей каждого канала соединены с вторыми входами сумгиатора соседнего канала и, кроме того, выход ци-фроаналогового преобразователя активного канала соединен, с входом фильтра нижаих частот, а выход датчика - с входами буферных усилителей обоих каналов, дополнительно введены генератор тактовых импульсов , двухвходовый сумматор и блоки компенсации активной и реактивной .составляющих сигнала, первые входы которых соединены с выходами основных усилителей, вторые - с выходами фильтров ни;кних частот соответствующих измерительных каналов, а. третьи - с генератором тактовой частоты, цифровые выходы блоков компенсации соединены с входами регистраторов соответствующих измерительных каналов, аналоговые выходы - с входами двухвходового сумматора, причем выход последнего соединен с входами буферных усилителей Каждый из блоков компенсацин содержит двухуровневый компаратор, два логически.х элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, вход компаратора является первым входом блока компенсации и соединен с выходом основного усилителя измерительного канала, а выходы компаратора соединены с первыми входами логических элементов Hf вторые входы которых объедньгеныр яв-.ляются вторым входом блока компенсации и соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выходи логических элементов И соединены с входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами управления цифроаналогового преобразователя и с дополнительныгу1и цифровыми входами регистратора, являясь цифровым выходом блока компенсации, вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом фильтра нижних частот измерительного канала и является третьим входом блока компенсацин, а выход соединен с одним из входов дополнительного сумматора, и является аналстюБым выходом блока компенсации, На чертеже приведена структурная схема предл агаемого устройства« Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд содержит задающий генератор 1, адресный счетчик 2, каналы измерения активной и реактивной составляющих сигнала, каждьй из которых включает в себя постоянный запоминаюиии блок 3-1-3-2, цифроаналоговый преобразователь 4-1 - 4-2, сумматор 5-1 - 5-2, фильтр 6-1 - 6-2, перемножитель 7-1 - 7-2, основной усилитель 8-1 - 8-2, регистратор 9-1 9-2, буферный усилитель.10-1 - 10-2 блок 11-1 - 11-2 компенсации, устройство содержит также двухвходовый сумматор 12, генератор 13 тактовых импульсов и последовательно соединенные фильтр 14 нижних частот, усилитель 15 мощности и измерительный датчик 16,

Блоки 11-1 и 11-2 компенсации содержат двухуровневый компаратор 17-1-17-2, двухвходовые элементы И 18-1-18-2 и 19-1-19-2, реверсивный счетчик 20-1-20-2 и цифро-аналоговый преобразователь 21-1 21-2.. Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение соответствующей частоты, поступающее на адресный счетчик 2, который последовательно изме.няет адреса в постоянных запоминающих блоках 3-1 и 3-2. Коды чисел с их выходов поступают на цифроаналоговые преобразователи 4-1. и 4-2, на выходе которых вырабатываются квазигармонические сигналы, сдвинутые один относительно другого на 90, Эти сигналы после дополнительной фильтрации фильтрами 6-1 и 6-2 нижних частот используются в качестве опорных напряжений в перемножителях 7-1 и 7-2, а после фильтрации фильтров 14 нижних частот и усиления усилителем 15 мощности - для возбуждения датчика 16. В сумматорах 5-1 и .5-2 производится сложение квадратурных составляющих сигналов, что обеспечивает при выборе соответствующих весовых коэффициентов компенсацию фазовых сдвигов в каналах измерения активной и реактивной компонент сигнала. Выходной сигнал датчика 16 поступает на буферные усилители 10-1 и 10-2, имеквдие большое входное, сопротивление. Одновременно на вторые дифференциальные входы буферных усилителей 10-1 и 10-2 через сумматор 12 подается напряжение компенсации с выходов цифроаналоговых преобразователей 21-1 и 21-2 блоков 11-1 и 11-2 компенсации. Сигнал являюцийся разностью входного и.компенсирующего напряжений, поступает на сигнальные входы перемножителей 7-1 и 7-2, Сигнал раскомпенсаций с выхода перемножителей 7-1 и 7-2 усиливается основными усилителями 8-1 и 8-2 и поступает на вход двухуровневого компаратора 17-1 и 17-2. В зависимости от знака выходного напряжения усилителей 8-1 и 8-2 оказывается превышенным один

0 из уровней срабатывания компаратора 17-1 и 17-2 и на одном из его выходов появляется сигнал логической единицы, разрешающий прохождение тактовых импульсов от генератора 13 через одного из элементов И

5 ( 18 лли 19) на вход реверсивного счетчика 20. Счетчик 20 заполняется импульсами тактовой частоты, одновременно управляя по выходам коэффициентом передачи цифроаналого0вого преобразователя 21, выполняющего функции управляемого аттенюатора. Заполнение счетчика происходит до тех пор, пока напряжение на выходах основных усилителей 8-1 и 8-2

5 каналов не достигает значения, при котором не происходит превышения уровней срабатывания компараторов 17-1 и 17-2, При этом на выходах компараторов появляются логические нули

0 и оба элемента И 18 и 19 закрыты.

Выходной код счетчика 20 при этом является цифровым значением измеренной составляющей комплексного сопротивления ификсируется регистратором 9

5 по достижении напряжения, на выходе основного у.силителя 8 нулевого уровня.

Так как в уравновешенном состоянии сигнал в тракте перемножитёль 0основной усилитель мал, а его значение остается в неизменных пределах независимо от величины сигнала на выходе датчика 16, то требования-к линейности и стабильности усилитель5ного тракта могут быть существенно снижены, а усиление основного усилителя увеличено по сравнению с прототипом в 3-10 раз.

Введение в устройство дополнитель0ных элементов и связей позволяет реализовать высокую точность измерений за счет исключения погрешностей, связанных с нелинейностью амплитудной характеристики измерительных

5 каналов, главным образом нелинейности перемножителей.

1. УСТРОЙСТВО .ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЮЙСТВ ГОРНЕЛХ ПОРОД И РУД по авт.св. № 883791, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения Точности измерений, в него дополнительно введены генератор тактовых импульсов, двухвходовой сумматор и блоки компенсации активной и реактивной составляющих сигнала j первые входы которых соединены с выходами основных усилителей, вторые - с выходами фильтров нижних час тот соответствукнцих измерительных каналов, а третьи - с генератором тактовой частоты, цифровые выходы блоков компенсации соединены с входами регистраторов соответствующих измерительных каналов, аналоговые;. ВЕаходы - с входами двУхвходового сумматора, причем выход последнего . соединен с входами буферных усилителей. 2. Устройство по п. }., отличающееся тем, что каждаай блоков компенсации содержит двухУзэовневый компаратор,два логических ; элемента И, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, вход компаратора является первым входом блока компенсации и соединен с выходом основного усилителя измерительного канала, а выходы соединены с первыми входами логических элементов И, вторые входы которых объединены и являются вторым входом блока компенсации и соединены с выхо§ дом генератора тактовых импульсов, выходы логических элементов И соеди(Л нены с входами реверсивного счетчика, выходы которого соединены с- входами управления йифроаналргового преобразователя и с дополнительными цифровыми входам регистратора, являясь цифровым выходом блока компенсации, вход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом фильтра нижних частот измерительного ка4 ел нала и является третьим входом блока компенсации, а выход соединен с. одним из входов дополнительного .сумматора и является аналоговым выхо дом блока компенсации. со