Измеритель электрических свойств горных пород и руд Советский патент 1987 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности измерений путем исключения влияния паразитного сопротивления, подключенного параллельно измеряемому образцу.

На чертеже приведена структурная tO схема устройства.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генераров 10 и 11, вход суммирующего усилителя 14 соединен с объединенными источниками первого и второго транзисторов 10 и 11, а его выход является выходом блока 3 стабилизации напряжения и подключен к входам буферного усилителя 8 и генератора 4 тока.

Блок 9 компенсации содержит последовательно соединенные компенсирующее сопротивление 16, в качестве которого используются параллельно соединенные регулируемые резистор и конденсатор , суммирующий усилитель 17 с низким входным .сопротивлением и дополнитор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 тельный генератор 18 тока, вывод ком

,

билизации напряжения, подаваемого на датчик, генератор тока и двухэлек- тродный датчик 5 с измеряемым образцом, а также блоки 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих, опорные входы которых соединены с выходами фазорасщепителя 2, буферный усилитель 8, вход которого подключен к выходу блока 3 стабил зации напряжения, подаваемого на датчик, а выхо ды - с.сигнальными входами блоков 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих, блок 9 компенсации своим входом подключен к одному из выходов фазорасщепителя 2, а выходом - к измерительному датчику 5.

Блок 3 стабилизации выходного напряжения, подаваемого на датчик, содержит первое и второе управляемые сопротивления 10 и 11, в качестве которых использованы полевые транзисторы, первый и второй синхронные детекторы 12 и 13, суммирующий и сравнивающий усилители 14 и 15, сток перво- 40 жение блока 3 подается на вход генего транзистора 10 и опорный вход второго синхронного детектора 12 являются первым входом блока 3 стабилизации напряжения и подключены к выходу

ратора 4 тока, управляющего напряже- .нием, кроме того, через буферный усилитель 8 оно поступает на сигнальные входи блоков 6 и 7 измерения активфазорасщепителя 2, сток второго тран- 45 ной и реактивной составляющих, где

зистора 11 и опорный вход второго синхронного детектора 13 являются вторым входом блока 3 стабилизации напряжения и по дключены к другому выходу фазорасщепителя 2, вход сравни- ,jg вающего усилителя 15 является третьим входом блока 3 стабилизации напряжения и подключен к выходу генера-. тора 4 тока, сигнальные входы первого и второго синхронньпс детекторов 12 и 13 соединены с выходом сравнивающего усилителя 15, а их выходы подключены соответственно к затворам первого и второго полевых транзистопоследние измеряются и регистрируются. Выходные токи генератора 4 тока и блока 9 компенсации, протекая через измеряемый образец и подключенное к нему параллельно паразитное комплексное сопротивление, создают падение напряжения, которое поступает на третий вход блока 3 стабилизации напряжения, замыкая петлю авторе гулиройания.

Сравнивающий усилитель 15 блока 3 стабилизации напряжения выделяет раз но с.ть между подаваемыми на его неинвертирующий вход напряжением с выров 10 и 11, вход суммирующего усилителя 14 соединен с объединенными источниками первого и второго транзисторов 10 и 11, а его выход является выходом блока 3 стабилизации напряжения и подключен к входам буферного усилителя 8 и генератора 4 тока.

Блок 9 компенсации содержит последовательно соединенные компенсирующее сопротивление 16, в качестве которого используются параллельно соединенные регулируемые резистор и конденсатор , суммирующий усилитель 17 с низким входным .сопротивлением и дополни20

25

ЗО

спенсирующего сопротивления 16 является эходом блока компенсации и подключен к одному из выходов фазорасщепителя 2, вьпсод генератора 18 тока является выходом блока 9 компенсации и подключен к измерительному датчику 5.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение заданной .частоты, которое подается на вход фазорасщепителя 2, где вырабатываются квадратурные напряжения, сдвинутые-по фазе друг относительно друга на 90°. Эти напряжения поступают на первый и второй входы блока 3 стабилизации напряжения, подаваемого на датчик, на опорные входы блоков 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих, кроме того, одно из них, фаза которого принята за нулевую, подается на вход блока 9 компенсации. Выходное напряратора 4 тока, управляющего напряже- .нием, кроме того, через буферный усилитель 8 оно поступает на сигнальные входи блоков 6 и 7 измерения активпоследние измеряются и регистрируются. Выходные токи генератора 4 тока и блока 9 компенсации, протекая через измеряемый образец и подключенное к нему параллельно паразитное комплексное сопротивление, создают падение напряжения, которое поступает на третий вход блока 3 стабилизации напряжения, замыкая петлю авторе- гулиройания.

Сравнивающий усилитель 15 блока 3 стабилизации напряжения выделяет разно с.ть между подаваемыми на его неинвертирующий вход напряжением с вы31

хода фазорасщепителя 2, имеющего нулевую фазу, и напряжением с датчика 5, подаваемого на его инвертирзтощий вход, усиливает ее и подает на сигнальные входы синхронных детекторов 12 и 13, причем на опорные входы пос ледних поданы напряжения с выхода фа зорасщепителя 2. Выходные напряжения синхронных детекторов 12 и 13 изменяют сопротивления каналов полевых транзисторов 10 и II, а следовательно, и комплексный коэффициент передачи двухканального аттенюатора, образованного полевыми транзисторами 10 и 11 и суммирующим усилителем 14, таКИМ образом, чтобы свести к минимуму разность между выходным напряжением фазорасщепителя 2 и напряжением на измерительном датчике.

Поскольку для блока 3 стабилиза ции напряжения

(1 - и) Ко,,

где 1 - выходное напряжение фазовращателя 2; Un - напряжение на измерительном

датчике 5;

Kg - коэффициент усиления сравни- . вающего усилителя

Кд - комплексный коэффициент передачи аттенюатора, образованного транзисторами 10 и

Ug (1,К„-ь )8о -ь l KpSnJ гИ-f- i

де 1 , 12 - выходное напряжение фазорасщепителя 2;

Кд, Кр - коэффициенты передачи п каналов аттенюатора блока 3 стабилизации напряжения ; S(, - крутизна генератора 4

тока,

Кд - коэффициент передачи

аттенюатора блока 9 компенсации;Sf, - крутизна генератора 18

тока блока 9 компенса- Q ции;

Zjj - комплексное сопротивление измеряемого образца; Zf, - комплексное сопротивление, подключенное парал- лельно измеряемому. При выборе коэффициента передачи j, аттенюатора в блоке 9 компенсации з условия

J5

089014

1I и суммирующим усилителем 14.

БД - крутизна изменения коэффициента передачи аттенюатора f по управляющему напряжению; KC - коэффициенты передачи синхронных детекторов 12 и 13, то для относительной погрешности поддержания уровня напряжения на измери- fO тельном датчике 5

i-Z-Ui

.

0 СХ

и при-легко достижимых параметрах

схемы 0,1 (Кд) 10,

§si

к.

1 с указанной

можно не считаться, поскольку она не

превышает 0,3-0,5%.

В блоке 9 ко тенсации частично зависимый аттенюатор, образованный компенсирующим сопротивлением 16 и суммирующим усилителем 17, формирует

входное напряжение генератора 18 тока из напряжения фазорасщепителя 2. Выходной ток генератора I8 тока подается в измерительный датчик 5 и в подключенное ему параллельно паразитное сопротивление.

Для падения напряжения на измерительном датчике 5

2п Sn

имеем

Ц;г (1,Кс,+ jl2Kp)SoZ,

и напряжение на входе буферного усилителя 8 блоков 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих с точностью до постоянного множителя равно проводимости измеряемого образца

Uex (1-|К„+ jl2K) if (8х - Jbx),

-llSB X

что обеспечивает прямые и непосредственные измерения составляющих комплексной, проводимости образца.

Для настройки коэффициента передачи аттенюатора блока 9 компенсации

к измерительному датчику 5 вместо измеряемого образца подключается эталонное сопротивление z, величина которого выбирается вблизи высокоом- ного предела измерений прибора. Изме- рением резистора и конденсатора, входящих в компенсирующее сопротивление 16, добиваются показаний прибора, соответствующих величине эталонного резистора, после чего последний отключается и прибор готов к работе.

Формула изобретения

1. Измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные задающий генератор и фазорасщепитель, последовательно соединенные генера- тор тока и двухэлектродный датчик с измеряемым образцом, буферньш усилитель, блоки измерения активной и реактивной составляющих, сигнальные входы которых подключены к выходу бу ферного усилителя, а опорные - к выходам фазорасщепителя, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключе ния влияния паразитного комплексного сопротивления, подключенного параллельно измеряемому образцу, в него дополнительно введены блок стабилизации напряжения, подаваемого на датчик, сигнальный вход которого подклю чен к выходу генератора тока, опорные - к выходам фазорасщепителя, а выход соединен с входами генератора тока и буферного усилителя, и блок компенсации, вход которого соединен

Редактор Л.Гратилло

Составитель И.Михалев Техред М.Ходанич

1792/35

Тираж 731 . Подписное ВНИИШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,, 4

5 0

15

20 3540

25

30

с выходом фазорасщепителя, а выход - с датчиком.

2. Измеритель по п.1, о т л и - чающийся тем, что блок стабилизации напряжения, подаваемого на датчик, содержит первое и второе управляемые сопротивления, в качестве которых используются полевые транзисторы, суммирующий и сравнивающий усилители и первый и второй синхронные детекторы, сток первого полезного транзистора и опорный вход первого синхронного детектора подключены к одному из выходов фазорасщепителя, сток полевого транзистора и опорный вход второго синхронного детектора - к другому выходу фазорасщепителя, затворы первого и второго транзисторов соединены с выходами первого и второго синхронных детекторов соответственно, а истоки обоих полевых транзисторов - с входом суммирующего усилителя, причем выход последнего является выходом блока стабилизации напряжения и подключен к входам генератора тока и буферного усилителя, вход дифференциального сравнивающего усилителя соединен с выходами генератора тока и одним из выходов фазорасщепителя, а его выход - с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов.

3. Измеритель по п.1, о т л и - чающийся тем, что блок компенсации содержит последовательно соединенные компенсирующее сопротивление, образованное параллельно соединенными регулируемыми резистором и ковденсатором, суммирующий усилитель и дополнительный генератор тока.

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований. Целью изобретения является повьппение точности измерений путем исключения влияния паразитного сопротивления, подключенного параллельно измеряемому образцу. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены блок 3 стабилизации напряжения и блок 9 компенсации. Кроме того, устройство содержит задающий генератор 1, фа- зорасщепитель 2, генератор 4 тока, двухэлектродный датчик 5, блоки 6 и 7 измерения активной и реактивной составляющих, буферный усилитель 8. Блок 3 стабилизации напряжения содержит управляемые сопротивления на полевых транзисторах 10 и 11, синхронные детекторы 12 и 13, сравнивающие усилители 14 и 15. Блок 9 компенсации содержит компенсирующее КС-сопротивление 16, суммирующий усилитель 17 и дополнительный генератор 18 тоа € СЛ ка, 2 3.п. ф-лы, 1 ил. оо о 00 со