Устройство для измерения площади плоского среза тел неправильной формы Советский патент 1992 года по МПК G01R27/02 G01B7/32 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения электрических характеристик и площадей плоского среза материалов, в частности горных пород и

РУДИзвестно устройство для измерения площади плоского среза (авт.св. № 1408208), которое содержит большое количество измерительных щупов, установленных в отверстиях диэлектрического корпуса и подпружиненных относительно него. На одном конце щупов имеются электроконтактные наконечники, замыкающиеся на общую для них электропроводную пластину при осуществлении измерений. На другом конце щупов установлены диэлектрические насадки, подпружиненные относительно щупов и предотвращающие возможность электрического пробоя между боковыми гранями контролируемого тела, не подлежащими измерению, и находящимися вблизи них щупами, которые не взаимодействуют GO измеряемой поверхностью тела.

При исследовании электрических характеристик горных пород или других образцов необходимо измерять площади контактирующих поверхностей образца. (Физические свойства горных пород и полезных ископаемых. Петрофизика. Справочник геофизика. - М.Недра, 1984, с.151-155.). Измерение электрических характеристик проводится путем пропускания электрического тока I через образец с помощью питающих-электродов и измерения разности потенциалов Д U, возникающих при пропускании тока на приемных электродах, также контактирующих с поверхностью образца. Расчет удельного электрического сопротивления проводится по результатам измерений Д U. I, S, L (S - площадь плоского среза, L-толщина образца). Для упрощения опре(/

С

XI ел со ел

00

ел

го

деления площадей контактирующих плоскостей измерения обычно проводят на образцах, которым предварительно придают правильную форму. При измерениях на образцах неправильной формы, имеющих два плоских среза, можно использовать устройство по авт.св. № 1408208. Но данное устройство не может быть использовано для измерения электрических характеристик исследуемого образца, поскольку насадки щупов выполнены из диэлектрического материала.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей уст- ройства за счет дополнительного измерения электрических характеристик тел при сохранении возможности измерения площади плоского среза тел неправильной формы.

На фиг. 1 представлен датчик для измерения электрических параметров, применяемый для петрофизических исследований.

Образец, имеющий две плоские параллельные грани, зажимается между двумя блоками электродов. Весь блок представляет собой питающий электрод, внутри которого, отделенный диэлектрической прокладкой, расположен приег жый электод Э. Замыкая ключ К, источник тока подключают к питающим электродам. Сила тока I в цепи регистрируется амперметром. С помощью вольтметра регистрируется разность потенциалов Д U, возникающих на измерительных электродах. По результатам измерений I, Д U и дополнительной информации о площади S плоской поверхности образца и его толщине L рассчитывается удельное электрическое сопротивление по формуле:

Р A|ULS (0м м)Принципиальная схема устройства представлена на фиг. 2.

Датчик состоит из двух блоков, между которыми зажимается образец. Каждый блок содержит выполненный из диэлектрического материала корпус 1, размещенные а нем изолированные друг от друга щупы. Сечение одного щупа показано на фиг. 3. Щуп состоит из электроконтактных наконечников 2, подпружиненных относительно корпуса 1. за счет пружин 3, и насадок 4, имеющих нежесткую связь с наконечниками 2 за счет пружин 5. Наконечники снабжены металлическими контактами 6, замыкающимися во аремя работы устройства на общий контакт 7.

Внутри наконечников, выполненных из диэлектрического материала, имеются металлические стержни 8, гальванически связанные с контактом 9. Диэлектрическая

насадка содержит электрод, подключенный к измерительному прибору, На фиг, 3 показан пример конкретного выполнения электрода, позволяющего устранить самопроизвольную электрическую поляри0 зацию, возникающую на контакте электрода и образца (Комаров В,А. Электроразведка методом вызванной поляризации-Л.: Недра, 1986). Насадки состоят из диэлектрического корпуса 4, проницае5 мой пористой керамики 10, объема 11, заполненного раствором соли медного купороса, и медного электрода 12, находящегося в электрическом контакте с металлическим стержнем 8 за счет пружины 5.

0 Торцы насадок расположены выше поверхности корпуса и образуют ячеисто-упорядо- чен ную рабочую поверхность. Все электрические контакты 6 индивидуально подключены к сигнальным элементам 14,

5 представленным светодиодами с рабочим напряжением 5 В (ж.Радио fsb 11, 1981 г.. Справочный листок Светодиоды), входящие в блок световой индикации 15, который питается от источника постоянного тока

0 16 (УНИП-5 КВАНТ--303), включенного между общим контактом 7 и блоком индикации 15. Все насадки (кроме одной центральной), выполняющие роль питающих электродов, через электрический контакт 9

5 подключены к генератору тока 17. Центральные насадки, по одной от каждого блока, выполняющие роль приемных электродов, подключены к измерителю напряжения 18. Для измерения толщины об0 разца. L на корпусе одного блока жестко закреплен переменный резистор 21, a H«J другом блоке смонтирован скользящий контакт 22, перемещающийся по резистору при перемещении одного блока относительно

5 другого. Сопротивление в цепи изменяется пропорционально расстоянию между корпусами блоков. Электрическое сопротивление измеряют с помощью измерителя сопротивления 23, с которого информация

0 передается в счетно-решающее устройство 20. Выходи блока индикации 15 и измерителей 18 и 23 подключаются к устройству ввода информации 19 (15 КС-16, техническое описание) и далее к счетно-решающему уст5 ройству 20 (например миниЭВМ ДЗ-28. 315 ВП-32-021).

. Устройство работает следующим образом.

Анализируемый образец 24 устанавливается между двумя блоками щупов и за счет

приложенного давления к блокам щупов прижимается к рабочим торцам диэлектрических насадок 4 с электродами. Все контакты б, расположенные на электроконтактных наконечниках и попадающие под плоскость исследуемого образца, замыкаются на общий контакт 7, О появлении электрического контакта будут свидетельствовать включившиеся сигнальные элементы 14 в блоке индикации 15. По числу горящих элементов 14 визуально контролируется качество прилегания поверхности образца к торцу щупа. С помощью блока ввода информации 19 и счетно-решающего устройства 20 производится индивидуальный автоматический оп- рос всех электроконтактных элементов, в частности металлических контактов 6 на предмет наличия потенциала на соответствующем сигнальном элементе 14 с последующей передачей этой информации и вычисления площади плоского среза анализируемого образца в счетно-решающем устройстве.

Измерительный канал представлен дву- мя подканалами: питающим и приемным. В состав приемного входят всего два щупа - по одному центральному от каждого блока. Все остальные шупы формируют питающий подканал.

Питающий подканал обеспечивает пропускание электрического тока через исследуемый образец. Стабилизатор постоянного тока генератора обеспечивает ток в питающих электродах для различных по электрическому сопротивлению исследуемых образцов постоянным и равным 0,1 А. Это значение тока как постоянное число заложено в счетно-решающее устройство. Генератор тока 17 подключен посредством контакта 9, металлического стержня 8 и пружины 5 к медному электроду 12, который расположен в растворе соли медного купороса, заполняющем полость в диэлектрической насадке 4. Через пори- стую электропроводную пластину 10 осуще- ствляется электрический контакт с исследуемым образцом 24. При включении генератора через образец начинает протекать ток I,

Приемный подканал обеспечивает из мерение падения напряжение нз образце а момент протекания тока. Центральные щупы, выполняющие роль приемных электродов, подключены к измерительному прибору 18. который подключен к счетно-решающему устройству 20. Переменный резистор 21 и измеритель сопротивления 23 позволяют оценивать толщину образца.

Таким образом, в счетно-решающее устройство передается информация о площади и толщине исследуемого образца и падении напряжения, что позволяет производить расчет удельного электрического сопротивления.

В целом устройство позволяет просто и надежно измерять электрические параметры образцов, кроме измерения площади среза, а использование счетно-решающего устройства позволяет автоматизировать процесс измерений. Это повышает точность измерений за счет исключения ошибок, связанных с ручной подготовкой данных. Кроме того, для измерения электрических характеристик образцов данным устройством не требуется придавать образцам правильной геометрической формы, что достаточно трудоемко. Конструкция щупов обеспечивает высокую надежность контактирования электродов с поверхностью изучаемого тела при измерении электрического сопротивлений и поляризуемости. Наличие счетно-решающего устройства позволяет вести оперативную первичную статистическую обработку измеряемой информации.

Формула изобретения Устройство для измерения площади плоского среза тел неправильной формы по авт.св. № 1408208, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного измерения электрических характеристик тел при сохранении возможности измерения площади плоского среза тел неправильной формы, щупы снабжены электродами, контактирующими с поверхностью образца, расположенными в диэлектрических насадках и соединенными с измерительным прибором.

Использование - в контрольно-измерительной технике, в частности, для измерения электрических характеристик и площадей плоского среза материалов, например горных пород. Сущность изобретения - устройство содержит два блока-корпуса, осна- щенных взаимно изолированными токопроводящими щупами, соединенными с контрольно-измерительным блоком. Каждый щуп оснащен также дополнительным электрическим контактом, размещенным с возможностью соединения с общей шиной. При контактировании с контролируемым образцом на выходе устройства одновременно вырабатывается информация о площади образца и его электрических характеристик. 1 ил., фиг. 2.

ггпф

9898911

12

Фиг.З