Измеритель электрических свойств горных пород и руд Советский патент 1984 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано при геофизических исследованиях электроразведочпыми методами. Известно устройство, содержащее соединенные последовательно задающи генератор, Фазорасщепитель, двухэле тродный датчик, схему сравнения, основной и избирательный усилители, а также два синхронных детектора, сигнальные, входы которых подключены к выходам основного усилителя, а опорные - к выходам фазорасщепителя .выходы синхронных детекторов соединены со стрелочными нуль-индикатора ми, между выходами фазорасщепителя ;и входами схемы сравнения включены схемы компенсации по двум квадратур ным составляющим - активной и реактивной 1 . Однако использование устройств, требующих ручной компенсации особен но по двум квадратурным составляющи связано со значительными затратами времени, что снижает производительность труда. Кроме того, применение двухэлектродных датчиков приводит к заметным погрешностям измерений изза влияния переходных контактов на границе электрод-образец, особенно при низкоомных образцах горных пород и руд. Наиболее близким к предлагаемому является измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержа щий последовательно соединенные зада ющий генератор, Фазорасщепитель усилит-ель мощности, эталонный резистор и четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дополнительный усилитель дифференциального типа, инвертирующий вход которого соединен с общей точкой эталонного резистора и четырехэлектродногр датчика его вход - с вторым электродом четырех-электродного датчика, а неинвертирую щий вход дополнительного усилителя через корректирующий четырехполюсник соединен с корпусом, буферный- усилитель подключен своими входами к изме рительным электродам четырехэлектрод ного датчика, а выходом - к сигнальным входам каналов измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, причем опорные входы каналов измерения составляющих соединены с выходами фазорасщепителя. Напряжение U на измеритель ных электродах четырехэлектродного датчика приближено равно 2у 1)-е-д-т . где е - напряжение на входе усили;1; пя мощности; х- величина сопротивления образца между измерительными электродами о величина эталонного резисто Таким образом, данное устройство обеспечивает прямые, непосредственные измерения составляющих комплексного сопротивления измеряемого образца 2 . Однако для многих геофизических приложений требуется знание составляющих комплексной проводимости в параллельной схеме замещения. Значения активной и реактивной составляющих проводимости могут быть получены лишь пересчетом по формулам где и и Ь - значения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления;R и X - значения активной и реактивной составляющих комплексной проводимости, Необходимость пересчета данных :СНижает результирующую точность изме;рений и требует, значительных затрат времени, что снижает общую производительност ь труда. I Целью изобретения является повы- шение точности измерений активной и реактивной составляющих комплексной электропроводности и повышение производительности труда,путем обеспечения прямых и независимых измерений. Поставленная цель достигается тем, что в измерителе, содержащем последовательно соединенные задающий генератор, Фазорасщепитель, усилитель мощности с дифференциальными входами, эталонный резистор и четырехэлектродный датчик, а также буферный усилитель дифференциального типа, каналы измерения активной и реактивной составляющих, сигнальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя, а опорные - с выходами фазорасщепителя, и компенсирующий усилитель, выход которого подключен к второму токовому электроду четырехэлектродного датчика, инвертирующий вход усилителя мощности соединен с первым измерительным электродом четырехэлектродного датчика, неинвертирующий вход компенсирующего усилителя - с вторьм измерительным электродом четырехэлектродного датчика, инверт 1рующий вход компенсирующего усилителя заземлен, а входы буферного усилителя подключены к выводам эталонного резистора. На чертеже приведена структурная схема измерителя электрических свойств горных пород и руд. Измеритель электрических свойств . горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий гене ратор 1, фазорасщепитель 2, усилитель 3 мощности, эталонный резистор 4 и четырехэлектродный датчик 5 с измеряемым образцом горной породы, причем инвертирующий вход усилителя 3 мощности соединен с первым измерительным электродом четырехэлектродного датчика 5, компенсирующий усили тель б, неинвертирующий вход которого подключен к второму измерительному электроду четырехэлектродного датчика 5, инвертирующий вход-заземлен, а выход соединен с вторым токовым электродом четырехэлектродного датчика 5, буферный усилитель 7, вхо ды которого соединены с выводами эта лонного резистора 4, каналы измерения активной 8 и реактивной 9 состав ляющих комплексной электропроводности, сигнальные входы которых поДклю чены к выходу буферного усилителя 7, а опорные -к выходам фазорасщепителя 2, Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает и подает на вход фазорасщепителя 2 сигнал с заданной частотой. С выхода фазорасщепителя .2 Опорные сигналы, сдвинутые по фазе на 90 , подаются на опорные входы каналов измерения активной 8 и реактивной 9 составляю|щих комплексной электропроводности. Креме того, сигнал с одного из выходов фазорасщепителя 2 поступает на неинвертирующий вход усилителя 3 мощности. С выхода последнего усиленный сигнал через эталонный резистор 4 поступает на первый токовый электрод четырехэлектродного датчика 5. Падение напряжения на эталоннсял резисторе 4 выделяется буферным усилителем 7 и подается на сигнальные входы каналов измерения активной 8 и реактивной 9 составляющих комплексной электропроводности, где соот ветственно измеряются и регистрируются каждая из составляющих. Сигналы с первого и второго измерительных электродов четырехэлектродного датчи ка 5 поступают соответственно на инвертирующий вход усилителя 3 мощно сти и компенсирующего усилителя 6, а с выхода последнего - на второй то ковый электрод четырехэлектродного датчика 5. При достаточно больших коэффициен тах усиления усилителя 3 мощности и компенсирующего усилителя б значения потенциалов U, на первом измерительном электроде четырехэлектродного а 5 и Uj на втором измерительектроде равны - напряжение на неинвертирующем входе усилителя 3 мощности. ение напряжения U на эталонном оре 4 оказывается равным U-e-Y.Ro, значение проводимости образца горной породы между измерительными электродами; о - величина сопротивления эталонного резистора. им образом, в предлагаемом усте обеспечиваются прямые и незае измерения активной и реактивставляющих комплексной электроности горной породы. конечных и равных К, и К для еля 3 мощности и компенсируюсилителя б соответственно коэфты усиления свойства измеритесываются системой линейных ний Uebix. - ,, 8,-U,Ueb,x,/, liz- Bbixci/k , tj , t.j - сопротивление образца горной породы между первым токовым и первым измерительным электродами, первым и вторым измерительными злектродами, вторым измерительным и вторым токовым электродами четырехэлектродного датчика} ых, lUgyjg- выходные напряжения на выходе усилителя мощности 3 и компенсирующего усилителя б V J - ток через измеряемый образец. чение тока, протекающего через ец, равное К, { ..-. .kjM беспечивает значение систематих погрешностей на уровне л 1 /Z, г, г/гДт; т7).. дение в измеритель дополнительвязей позволяет о.беспечивать е и непосредственные измерения

активной и реактивной составлякхцих электропроводностиf что исключает затраты времени на их расчет по результатам измерения составляющих комплексного сопротивления погрешности вычислений, обеспечивая тем самым повышение производительности труда в 1,5-2 раза и повышение общей точности измерений.

Креме того, если в прототипе буферный усилитель, имею1191й два высокоомных входа при высокой стабильности коэффициента усиления практически может быть реализован не менее, чем на двух высококачественных операционных усилителях, то в предлагаемом устройстве буферный усилитель должен иметь лишь один высокоомный вход, так что практически он может быть реализован на одном операционном усилителе того же типа.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель, усилитель мощности с дифференциальными входами, эталонный резистор и четырехэлектродный датчик, а также буферный усилитель дифференциального типа, каналы измерения активной и реактивной составляющих, сигйальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя, а опорные - с выходами фазорасширителя, и компенсирующий усилитель, выход которого подключен к второму токовому электроду четырехэлектродного датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений активной и реактивной составляющих комплексной электропроводности и повыаения производительности труда путем обеспечения прямых и независимых измерений, инвертирующий вход усилителя мощности соединен с первым измерительным электродом четырех- § электродного датчика, неинвертирую(Л щий вход компенсирующего усилителя с BTopibJM измерительным электродом четырехэлектродного датчика; инвертирующий вход компенсирующего усилителя заземлен, а входы буферного уси- S лителя подключены к выводам эталонного резистора.