Электроемкостный зонд Советский патент 1991 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в горной промышленности для контроля свойств и состояния массива горных пород.

Цель изобретения - повышение информативности при определении неоднородностей, ориентированных вдоль продольной оси зонда.

На чертеже изображена схема элекгро- емкостного зонда.

Электроемкостный зонд состоит из корпуса 1 в виде цилиндрической оболочки, покрытой слоем 2 диэлектрика. Внутри последнего размещены электроды 3 и 4 электроемкостного преобразователя, выполненные из проводящего материала, под- соединенные к измерительному автогенератору 5 ,и блок 6 питания. Электроды 3 и 4 электроемкостного преобразователя выполнены в виде цилиндрических

поверхностей различной ширины. Узкий электрод 3 выполнен шириной не менее расстояния от его поверхности до стенки шпура 7 по нормали, а длина электродов 3 и 4 на порядок больше этого расстояния. Узкий и широкий электроды 3 и 4 электроемкостного преобразователя электрически соединены соответственно с горячим и холодным концами колебательного контура автогенератора 5 С помощью переключателя, входящего в codas измерительного автогенератора 5, возможно их взаимное переключение относительно концов колебательного контура измерительного автогенератора 5.

Электроемкостный зонд работает следующим образом.

В пробуренный шпур 7 досылают зонд на заданный участок массива и включают питание на блок 6. На регистрирующем приы

S со го

боре (не показан) наблюдают результаты измерений и, вращая зонд в шпуре, ориентируют узкий электрод 3 в пространстве, добиваясь экстремума показаний. По тари- ровочному графику определяют степень раскрытия трещины, а по положению зонда - ее ориентировку в пространстве относительно оси шпура 7. Взаимно переключая электроды 3 и 4 относительно концов колебательного контура измерительного автогенератора 5, изменяют ориентировку и размеры электрического поля, которое формируется вокруг широкого электрода 4. По тарировочному графику определяют сред- неинтегральную характеристику трещино- ватости (неоднородности) массива вокруг шпура 7. Выполняя измерения при повороте зонда вокруг оси, строят полярную диаграмму трещиноватости массива.

Предлагаемая конструкция зонда позволяет измерять величину и пространственное расположение параллельных оси зонда трещин за счет создания двумя параллельными электродами 3 и 4 асимметрично электрического поля в массиве относительно продольной оси шпура 7, в котором расположен зонд. При этом узкий электрод 3 позволяет идентифицировать отдельные трещины, определять их раскрытие и направление, а после взаимного переклю- чения электродов 3 и 4 относительно холодного и горячего концов колебательного контура автогенератора 5 можно измерить интегральную характеристику трещиноватости массива. По результатам измерений можно построить полярную диаграмму трещиноватости массива горных пород вокруг измерительного шпура. Кроме того, выполнение узкого электрода 3 шириной не менее расстояния от его поверхности до стенки шпура 7 по нормали гарантирует проникновение его электрического поля в массив и тем самым возможность надежных измерений. Выполнение длины

обоих электродов 3 и 4 на порядок больше ширины узкого электрода 3 обеспечивает снижение искажающего влияния на результаты измерения концевых эффектов.

Таким образом, электроемкостный зонд

обеспечивает определение полярной анизотропии трещиноватости (неоднородности) пород вокруг шпура, а также выявление степени раскрытия и пространственной ориентации отдельных продольных трещин.

Это позволяет увеличить информативность измерений состояния массива и принять обоснованные инженерные решения по управлению физическими процессами и обоснованию изменений параметров горной

технологии при ведении горных работ.

Формула изобретения Электроемкостный зонд, содержащий электроемкостный преобразователь, электроды которого расположены на цилиндрическом корпусе зонда и покрыты снаружи слоем диэлектрика, автогенераторе колебательным контуром, переключатель и блок

питания, причем электроды подсоединены к колебательному контуру через переключатель, а блок питания подключен к автогенератору, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности при

определении неоднородностей, ориентированных вдоль продольной оси зонда, электроды выполнены в виде двух разных по площади частей цилиндрической оболочки, отделенных одна от другой по ее образующей двумя разрезами, заполненными слоем диэлектрика.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в горной промышленности для контроля свойств и состояния массива горных пород. Цель изобретения - повышение информативности при определении неоднородностей, ориентированных вдоль продольной оси зонда. В электроемкостном зонде, содержащем автогенераторе колебательным контуром, переключатель, с которым соединены два электрода, и блок питания, размещенные в цилиндрическом корпусе, электроды выполнены в виде частей цилиндрической проводящей оболочки, имеющих разную ширину и отделенных одна от другой двумя изолирующими полосами, расположенными вдоль продольной оси зонда. Выполняя измерения при повороте зонда вокруг оси, строят полярную диаграмму трещиноватости массива в направлении, совпадающем с направлением оси зонда, определяя таким образом анизотропию трещиноватости пород вокруг шпура, в который помещен зонд. 1 ил.