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

1 Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано при геофизических исследованиях. Известно устройство, содержащее задающий генератор, триггерный фазо расщепитель, двухэлектродный датчик блок сравнения, избирательный и основной усилители, соединенные последовательно, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выхода:ми основног усилителя, а управляющие - с выхода ми фазорасщепителя, выходы синхронных детекторов подключены к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами фазорасщепителя и входами схемы сравнения включены схемы компенсации выходного сигнала датчика по двум квадратурным составляюв(им - активной и реактивной СО. Однако использование известного устройства, требующего ручной компенсации особенно по двум квадратурным составляющим, связано со зна чительными затратами времени, что снижает производительность труда. Известно также устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, фазорасщепитель, усилитель мощности, эталонный резистор и измерительный датчи а также компенсирующий усилитель, выход которого подключен к электрод измерительного датчика, инвертирующий вход - к его второму электроду, а неинвертирующий через корректирую щий четырехполюсник соединен с корпусом прибора и выходом компенсирую щего усилителя, каналы измерений, активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления своими опорными входами подключены к выходам фазорасщепителя, а сигнальными к выходу буферного дифференциальног усилителя, причем входы последнего соединены с электродами измерительного датчика 2. Однако при измерении электрическ свойств горных пород и руд в естест венном залегании, когда в качестве измерительного датчика применяются симметричные электрические диполи л бо четырехэлектродные установки, на повышенных частотах возникают значительные погрешности измерений изза неравенства потенциалов корпуса прибора и земли в месте расположе582ния измерителя, что приводит к появлению токов утечек через емкостные и иные связи между корпусом измерителя и земпей. Целью изобрете1шя является повыщение точности измерений путем выравнивания потенциалов между корпусом измерителя и землей в месте его расположения. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель электрических свойств пород и руд, содержащий задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно усилитель мощности с дифференциальными входами, эталонный резистор, измерительньм датчик в виде симметричного электрического диполя,один из входов которого соединен с выходом усилителя мощности через эталонный резистор, компенсирующий усилитель, выход которого подключен к второму входу измерительного датчика, буферный дйфференциапьный усилитель и каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, причем сигнальные входы каналов измерения активной и реактивной составляю1цих подключены к выходу буферного усилителя, опорные - к выходам фазорасщепителя,а входы буферного дифференциального усилителя - к измерительному датчику, введены четыре резистора, причем неинвертирующий вход усилителя мощности через резисторы соединен с выходом фазорасщепителя и общим выводом эталонного, резистора и измерительного датчика, а его инвертирующий вход также через резисторы соединен с выходом усилителя мощности и корпусом измерителя, неинвертирующий вход компенсирующего усилителя соединен с корпусом измерителя, а его инвертирующий вход заземпен в месте расположения измерителя. На чертеже приведена структурная схема устройства. Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит задающий генератор 1 и фазорасщепитель 2, соединенные последовательно, усилитель мощности 3 и подключенный к его выходу эталонный резистор 4, причем неинвертирующий вход усилителя мощности через резисторы 5 и 6 соединен с эталонным резистором 4 и выходом фазорасщепителя 2 соответственно, инвертирующий вход усилителя мощности 3 через резисторы 7 и 8 соединен соответственно с выходо усилителя мощности и корпусом прибора. Измерительный датчик 9, в качест ве которого использован симметричный электрический диполь, одним своим входом подключен к эталонному резистору 4, а другим - к вьпсоду компенсирующего усилителя 10, инвертирующий вход которого заземлен в месте расположения измерителя, а неинвертирующий соединен с корпусом измерителя .Буферный дифференциальный усилитель 11 своими входами подключен к измерительному датчику 9, а выходом - к сигнальным входам каналов измерений активной 12 и реактивной 13 составляющих комплексного сопротивления, причем опорные входы каналов измерения составляющих соединены с выходами фазорасщепителя 2, Измеритель электрических свойств горных пород и руд работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает сигнал заданной частоты и подает его на вход фазорасщепителя 2.С выходов фазорасщепителя 2 на опорные входы каналов измерения активной 12 и реактивной 13 составляющих комплек сного сопротивления поступают опорные напряжения, сдвинутые один относительно другого на 90. Кроме того напряжение с одного из выходов фазорасщепителя 2 через резистор 6 посту пает на неинвертирующий вход усилителя мощности 3, где усиливается и через эталонный резистор 4 поступает на один из входов измерительного дат чика 9. С общей точки эталонного резистора 4 и входа измерительного датчика 9 через резистор 5 на неинвертирующий вход усилителя мощности 3 подается положительная обратная связь. На инвертирующий вход усили теля мощности 3 с его выхода подается отрицательная обратная связь через делитель, образованный резис торами 7 и 8. Коэффициенты передачи цепей положительной и отрицательной обратной связи выбраны одинаковыми,, т.е. S 6 7 величина сопротивления эта лонного резистора, R 1 ,Р R- сопротивления резисторов 5-8 соответственно. 584 В результате напряжение обратной связи, действующее между дифференциальными входами усилителя мощности, оказывается пропорциональным току, протекающему через эталонный резистор 4, и на вход измерительного датчика 9 поступает ток стабильной амплитуды и фазы независимо от входного сопротивления измерительного датчика 9. Дифференциальное напряжение на входе компенсирующего усилителя 10 пропорционально разности потенциа лов между корпусом измерителя и земли в точке расположения измерителя, усиливается компенсирующим усилителем 10 и подается на второй вход измерительного датчика 9. Сигнал с измерительного датчика 9 поступает на вход буферного усилителя 11, ас его выхода - на сигнальные входы каналов измерения активной 2 и реактивной 13 составляющих комплексного сопротивления, где соответственно измеряются и регистрируются его соответствующие составляющие. В предлагаемом устройстве для разности потенциалов U между корпусом прибора и точкой заземления в месте расположения измерителя можно записать -. --,-2 - 1с где и и Uj - напряжения на первом и втором входах измерительного датчика; г и Z - комплексные сопротивления между точкой заземления и первым и вторым входами измерительного датчика; k - коэффициент усиления компенсирующего усилителя . Находя значение разности потенциалов и. пол учаем 2(1+-К| 22 что примерно в k/2 раза меньше, чем значение разности потенциалов между теми же точками в отсутствии компенсирующего усилителя. Причем величина коэффициента усиления k для современных операционных усилителей обычно превышает 100 - 300 на частотах до 100-300 кГц, а на низких частотах возрастает д.о десятков тысяч. Во столько же раз уменьшается

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ; СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД, содержаишй задающий генератор и фазорас,щепитель, соединенные последоватедьно, усилитель мощности с дифферен- даальными входами, эталонный резис тор, измерительный в виде симметричного электрического диполя, один из входов которого соединей с выходом, усилителя мощности.через ,. эталонный резистор, конпенсирукшщй усилитель, вькод которого подключён . к второму входу измерительного датчика, буферный дифференциальный усилитель и каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, .причем сигнальные входы каналов измерения активной и реактивной составляющих подключены, к выходу буферного усилителя, опорные - к вькодам фазорасщeпитёляj а входы буферного усилителя - к измерительному датчику, о тли ч а ю .щ и и с я тем, что с цёльК) повьшения точности измерений, .в него введены четьфе резистора, причем неинвёртирующий вход усилителя мощности через резисторы соединен с выходом фазорасщепителя и общим выводом эталонного резистора и измерительного датчика, а его инвертирующий вход также через резисторы - с. . корпусом измерителя и с выходом усилителя мощности, неинвертирующий вход компенсируницего усилителя соединен с корпусом измерителя, а его 00 ел инвертирующий вход заземЛен в месте расположения измерителя. QO