Способ определения электрических свойств твердых и пластичных материалов Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к технической физике. Способ может быть использован для определения электрофизических свойств твердых и пластичных материалов на образцах неправильной формы, в том числе для определения проводимости и поляризуемости горных пород.

Цель изобретения - повышение точности измерений в широком диапазоне исследуемых материалов,

Сущность изобретения заключается в том, что в способе определения электрических свойств твердых и пластичных материалов, включающем пропускание тока через

образец исследуемого материала, погруженного в проводящую среду, измере ние падения напряжения полей пропускания и вызванной поляризации на образце, выполнение измерений не менее чем в двух средах, электропроводность одной из которых меньше, а другой больше предполагаемой электропроводности исследуемого материала, вычисление удельного электрического сопротивления и поляризуемости по результатам измерений, в качестве проводящей среды используют твердое дисперсное ве- щество с заданной электропроводностью, химически нейтральное по отношению к ис00

о

00

а

ю о

со

следуемому материалу, при этом размер d частиц вещества удовлетворяет соотношению

«Ј

где I - размер образца; I - размер трещин и пор образца.

Способ реализуется следующим образом.

Отбираются образцы выпуклой псевдо- эллипсообразной формы, линейные размеры которых превышают электрические неоднородности, т.е. их можно считать представительными для массива, Измерения производятся в сосудах прямоугольной формы, размеры которых превышают размеры образца, причем на двух противоположных стенках расположены пластины токовых электродов. Сосуды заполняют твердым дисперсным веществом, причем удельное электрическое сопротивление одного из них выше, а другого ниже предлагаемого удельного электрического сопротивления материала образца. Для измерения электрических свойств образца его погружают в дисперсную среду в центральную часть первого сосуда, ориентируют его необходимым образом к направлению поля, располагают точечные электроды на крайних взаимоудаленных точках образца, пропускают ток, регистрируют падение напряжения полей пропускания А1Н и вызванной поляризации A Uien, затем извлекают образец из сосуда и, не изменяя положение точечных электродов, снова пропускают ток и измеряют падение напряжения полей пропускания AUoi и вызванной поляризации AUoien, затем те же операции повторяют во втором сосуде, сохраняя ориентировку и положение точечных электродов на образце, и регистрируют соответственно значения А 1)2, А1)2вп, A Uo2, АПо2вп, а в заключение рассчитывают удельное электрическое сопротивление образца

р (ди х Хг- р02 х Xi)/(X2-Xi)

гдеХ1 1-(Дио1/А Ui)2j )о2/ ДУг)2; /ODI - (Л UoixS)/( I xL): /002 (A Uo2xS)/( I xL),

где S - площадь поперечного сечения сосуда; I - ток через питающие электроды; L - расстояние между электродами. Рассчитывают коэффициент деполяризации

М (ро1 х ХгНроз х Xi) /(дл -/эо2 ), а также поляризуемость

Ч(р/роЫ AUoi/A Ui+A UiBn)- -AUoi/AUi /M.

При подборе и подготовке дисперсного вещества необходимо учитывать следующее. Для того, чтобы удовлетворить требованиям способа, размер дисперсных частиц рекомендуется не более чем в 50 раз меньше размера образца. Эта цифра получена эмпирически для серийных измерительных приборов и не позволяет отличить измерения в жидкости от измерений в дисперсной среде. Таким образом, в дисперсной среде

с размером частиц 1 мм можно изучать керн диаметром до 50 мм без потери точности. Значительное уменьшение размера дисперсных частиц не рекомендуется, так как частицы могут проникать в трещины и поры

образца, а также возникают неудобства при погружении и извлечении образца. По этим же соображениям предпочтительна шарообразная форма дисперсных частиц, причем поверхность должна быть как можно

менее шероховата.

Что касается выбора материала для дисперсной среды, то может быть рекомендована пластмасса с необходимым добавлением проводящего порошка - угольного или медного. Очень удобно в качестве дисперсной среды использовать естественные материалы. Для широкого класса скальных горных пород может быть использован обыкновенный просеянный сухой скатанный кварцевый песок.

В сравнении с прототипом способ обладает более высокой точностью, позволяет изучать более широкий диапазон материалов. Измерение предлагаемым способом

исключает погрешность прототипа, возникающую из-за изменения электрических свойств образца на контакте со средой, как следствие химического взаимодействия образца и среды, а также за счет проникнове

ния электролита в поры и капилляры

образца. Индифферентность среды также позволяет расширить диапазон исследуемых материалов.

Фор мула изобретения Способ определения электрических свойств твердых и пластичных материалов, включающий пропускание тока через образец исследуемого материала, погруженного в проводящую среду, измерения падения

напряжения полей пропускания и вызванной поляризации на образце, при этом выполняют измерения не менее чем в двух средах, значение электропроводности од ной из которых меньше, а другой больше

51808126 С

предполагаемого значения электропровод-значением электропроводности, химически

ности исследуемого материала, вычислениенейтральное по отношению к исследуемому

значений удельного электрического сопро-материалу, при этом размер d частиц вещетивЛения и поляризуемости по результатамства выбирают удовлетворяющим соотноизмерений, отличающийся тем, что,5 шению

с целью повышения точности измерений, вI d L/10,

качестве проводящей среды используютгде L- размер образца; I - размер трещин и

твердое дисперсное вещество с заданнымпор образца.

Изобретение может быть использовано для определения электрофизических свойств твердых и пластичных материалов на образцах неправильной формы, в частности для определения проводимости и поляризуемости горных пород. Пропускают ток через образец исследуемого материала, погруженный в проводящую среду, измеряют падения напряжения полей пропускания и вызванной поляризации на образце, выполняют указанные измерения не менее чем в двух средах, электропроводность одной из которых меньше, а другой больше предполагаемой электропроводности исследуемого материала, вычисляют удельное электрическое сопротивление и поляризуемость материала по результатам измерений, при этом в качестве проводящей среды используют твердое дисперсное вещество с заданной электропроводностью, химически нейтральное по отношению к исследуемому материалу, размер d частиц вещества выбирают из соотношения L/10, где L - размер образца; I - размер трещин и пор образца. Способ позволяет определять электрические свойства широкого класса материалов с высокой точностью. ел С