Устройство для исследования шлифов горных пород Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к технике для исследования электрических свойств образцов горных пород, а именно для исследования электрических потенциалов локальных пьезоэлектрических областей зерен, содержащихся в шлифах горных пород и руд, а также для исследования пьезоэлектрических констант и дефектов пьезокерамики при воздействии на них упругими колебаниями.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий генератор электрических колебаний, излучатель механических колебаний, мозаичный приемный преобразователь, логическую систему ИЛИ, усилитель и регистратор.

Приемный мозаичный преобразователь имеет значительную контактную поверхность, вследствие чего дефектоскоп обладает низкой разрешающей способностью.

Применение данного устройства для исследования пьезоэлектрических потенциалов в локальных областях, зернах шлифа горной породы и пьезокерамики нецелесообразно.

Известно устройство для исследования шлифов горных пород, содержащее задающий генератор электрических колебаний,

усилитель мощности, излучэтёль механических колебаний, основание-электрод, координатный столик, точечный съемник электрических колебаний и микровольтметр.. : . . . ..„ . .

Для определения пьезомодуля в шли- фах горной породы и пьезокерамике необ- ходимо предварительно определять равномерность интенсивности механических колебаний в исследуемых областях. Исследования i показали, что неравномерное распределение интенсивности механических колебаний создает большую погрешность в оценке величины пьезомодуля и может составлять проценты и даже их десятки. Для достижения большой точности необходимо в измеряемых точках добиваться постоянного уровня интенсивности механических колебаний путем ручной подстройки мощности электрического генератора, что занимает много времени, В устройстве применялись два зонда для определения интенсивности электрических и механических колебаний, что также вносит ошибки в измерении пьезомодуля,

Цель изобретения - повышение точности измерения величин иьезомодуля в локальных областях шлифов горных пород,

Х|

Ю

Јь

00

х|

со

определение неоднородности в плоских слоях пьезокерамики и увеличение производительности труда.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор электрических колебаний, усилитель мощности, координатный столик, преобразователь электрических колебаний в механические, основание-электрод, датчик электрических колебаний, микровольтметр, введены электронный стабилизатор механических колебаний, линия задержки механических колебаний, датчик механических колебаний, при этом выход задающего генератора подключен к первому входу электронного стабилизатора механических колебаний, который через усилитель мощности подключен к входу расположенного на координатном столике преобразователя электрических колебаний в механические, выход которого подключен через линию задержки механических колебаний к основанию электрода, а датчик механических колебаний подключен к второму входу электронного стабилизатора механических колебаний.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит задающий генератор электрических колебаний электронный стабилизатор механических колебаний 2. усилитель мощности 3, преобразователь электрических сигналов в механические колебания 4, координатный столик 5, линию задержки механических колебаний 6, основание-электрод 7, точечный съемник электрических и механических колебаний 8, микровольтмзтр 9.

Задающий генератор электрических ко-1 лебаний вы рабаты лает синусоидальные или прямоугольные электрические колебания постоянной амплитуды, которые поступают на электронный стабилизатор механических колебаний 2. С выхода его электрические колебания переменной амплитуды поступают на усилитель мощности 3, а затем на преобразователь электрических колебаний в механические 4. Преобразователь 4 - это пьезопластина, заключенная в изолированную камеру с диэлектрической жидкостью. Камера жестко фиксирована на координатном столике 5. Сверху изолированной камеры излучателя располагается линия задержки 6 - эта цилиндр из органического стекла. Диаметр его обычно соответствует размерам пьезопластины, а длина должна составлять кратность полуволн механических колебаний для лучшего согласования сред. Линия задержки улучшает равномерность амплитудно-фазового распределения механических колебаний на основании 7, где располагается исследуемый материал. С исследуемым материалом контактирует точечный зонд 8, который фиксируется на стойке.

Механические колебания, распространяясь через линию задержки и исследуемый материал, поступают в точечный зонд, где они преобразуются в электрические колебания, которые затем поступают на вход электронного стабилизатора и фиксируются индикатором. Амплитуда электрических колебаний, наведенных на исследуемом пье- зоматериале в точке касания зонда,

измеряется микровольтметром 9.

Если в точке касания зонда изменилась интенсивность механических колебаний (уменьшилась относительно заданного номинала), это приведет к уменьшению электрического сигнала зонда, поступающего на электронный стабилизатор механических колебаний 2. При этом на его выходе автоматически увеличивается амплитуда электрического сигнала задающего генератора до получения номинальных значений интенсивности механических колебаний.

Если интенсивность механических колебаний в измеряемых точках повысилась,

это приведет к увеличению электрического сигнала ча входе электронного стабилизатора механических колебаний, и последний на выходе автоматически уменьшает амплитуду электрического сигнала задающего

генератора до получения-заданной номинальной величины интенсивности механических колебаний. Таким образом, в точках касания зонда устанавливается строго определенная заданная интенсивность механических колебаний.

Была разработана и изготовлена установка и проведены на ней исследования пьеэокерамического диска диаметром 50

мм и толщиной 1 мм. Установка состояла из селективного микровольтметра с рабочей частотой 32,7 кГц, чувствительностью один микровольт, выполненного в отдельном блоке. В другом блоке на отдельной плате

изготовлены задающий генератор электрических колебаний на рабочей частоте 32,7 кГц и усилитель мощности, На другой плате был выполнен электронный стабилизатор механических колебаний. На третьей

плате был выполнен стабилизированный источник питания. Преобразователь электрических сигналов в механические колебания (пьезодиск диаметром 58 мм, толщиной 3 мм) размещался в изолированной камере на координатном столике. Был изготовлен

зонд для локального приема электрических. и механических колебаний, который фиксировался на штативе.

Исследования показали, что устройство позволяет оценивать неоднородность величин пьезомодуля пластин и плёнок пьезоке- рамики в локальных точках менее одного процента, а разрешающая способность - не более 10 мк.

0

Устройство позволяет быстро получать информацию о пьезоэлектрических материалах, оценивать в локальных точках величину пьезомодуля, однородность материала, влияние добавок различных компонент разных материалов на величину пьезомодуля, а также производить исследование пьезоэлектрических свойств шлифов горных пород более качественно и с высокой точностью определения величин пьезоконстант.

Устройство для исследования шлифов горных пород содержит задающий генератор электрических колебаний 1, электронный стабилизатор механических колебаний 2, усилитель мощности 3, преобразователь электрических сигналов в механические колебания 4, столик 5, линию задержки механических колебаний 6, основание-электрод 7, точечный зонд, состоящий из датчика механических колебаний 8 и электрических колебаний 9, микровольтметр 10. 1 ил. .

Формула изорбретения

Устройство для исследования шлифов горных пород, содержащее задающий генератор электрических колебаний, усилитель мощности, координатный столик, основание-электрод, предназначенный для помещения на него шлифа, датчик электрических колебаний, соединенный с микровольтметром, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, величин пьезомодуля в локальных областях шлифов горных пород, определения неоднородности в плоских слоях пьезокерэмики и увеличения производительности труда, в него

введены электронный стабилизатор механических колебаний, линия задержки механических колебаний, преобразователь электрических колебаний в механические и датчик механических колебаний, при этом выход задающего генератора подключен к первому входу электронного стабилизатора механических колебаний, который через усилитель мощности подключен к входу расположенного на координатном столике преобразователя электрических колебаний к основанию-электроду, а датчик механических колебаний подключен к второму входу Электронного стабилизатора механических колебаний,