Способ селективного измерения электрических свойств горных пород Советский патент 1976 года по МПК G01V3/00 G01R27/26 

1

Изобретение относится к способам геофизического исследования горных пород. Оно может быть использовано в добывающей и обрабатывающей промышленности при автоматизации экспресс-контроля параметров горных пород и минерального сырья, имеющих низкую диэлектрическую проницаемость и малый коэффициент диэлектрических потерь.

Известные способы измерения составляющих комплексной диэлектрической проницаемости вещества осуществи.мы только в лабораторных условиях, при этом необходимо изготовление образцов из контролируемых веществ. Способы не позволяют получить полной информации об электрических свойствах вещества, так как с момента отбора проб для образцов и до момента измерения проходит довольно много времени, в течение которого электрические свойства образца значительно изменяются.

Известен способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости на СВЧ в свободном пространстве, который заключается в том, что образец диэлектрика облучают при угле падения 45° волной, поляризованной под углом 45° к плоскости падения, и определяют эллиптичность и угол наклона больщой оси эллипса поляризации поля отраженной волны.

Недостатками этого способа являются сложность работы с устройством, необходимость измерения составляющих диэлектрической проницаемости и электрических свойств

вещества в натурных условиях при добыче и переработке его.

Цель изобретения - повыщение чувствительности и оперативности измерений.

Эта цель достигается тем, что измеряемый

образец или массив облучает СВЧ-полем, частотно-модулированным но треугольному закону из открытого резонатора, после детектирования модулированного напряжения, дифференцирования и формирования его получают два кратковременных импульса за каждый период модуляции, взаимное расстояние между которыми пропорционально диэлектрической проницаемости, а изменение амплитуды - коэффициенту диэлектрических

потерь исследуемого вещества.

На фиг. 1 приведены временные диаграммы, поясняющие селективное измерение электрических свойств горных пород предложенным способом.

При подаче на измерительный контур частотно-модулированного по треугольному закону сигнала (см. на фиг. 1 сплошную линию) на выходе СВЧ-детектора появляются импульсы Ui, форма которых соответствует

форме резонансной кривой резонатора. Им,пульсы Ui после усиления в к раз липейным усилителем дифференцируются Uz, преобразуются в остроконечные импульсы Из, а затем усиливаются с ограничением Формирование импульсов (Уз необходимо для точной фиксации во времени сигнала. Процесс фиксации сигнала во времени основывается на привязке к вершинам основных импульсов t/i, имеющих форму резонансной кривой.

Импульсы f/4 преобразуются ждущим формирователем в короткие импульсы t/s с большой крутизной передних фронтов. Затем короткие импульсы t/6 преобразуются в импульсы U&, длительность которых равна временному интервалу между импульсами /5.

При отсутствии исследуемой горной породы вблизи измерительного, контура импульсы f/6 компенсируются с целью повышения точности измерения, при приближении горной породы к измерительному контуру уменьшается амплитуда и резонансная частота напряжения контура. При этом увеличивается взаимное расстояние между импульсами (см. на фиг. 1 пунктирную линию). Взаимное расстояние между импульсами пропорционально диэлектрической проницаемости вещества. Это приводит к изменению длительности выходных импульсов t/6.

Для измерения диэлектрических потерь контролируемого вещества выделяется среднее значение амплитуды напряжения на контуре f/z. изменение которой пропорционально коэффициенту диэлектрических потерь.

Селективное измерение электрических свойств горных пород предложенным способом может быть реализовано устройством,

функциональная схема которого приведена на фиг, 2.

Устройство содержит частотный модулятор 1, СВЧ-генератор 2, измерительный контур 3, СВЧ-детектор 4, линейный усилитель 5, фюрмирователь импульсов 6, блокинг-генератор 7, преобразователь 8 компенсационной схемы 9, стрелочный индикатор 10, регистрирующий диэлектрическую проницаемость вещества, преобразователь 11 компенсационной схемы 12 и стрелочный индикатор 13, регистрирующий коэффициент диэлектрических потерь.

Технико-экономический эффект достигается благодаря оперативному измерению составляющих диэлектрической проницаемости горных пород в массиве.

Формула изобретения

Способ селективного измерения электрических свойств горных пород, заключающийся в облучении измеряемого вещества СВЧ-полем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и оперативности измерений, образец или массив облучают СВЧ-полем, частотно-модулированным по треугольному закону из открытого резонатора, после детектирования модулированного напряжения, дифференцирования и формирования получают два кратковременных импульса за каждый период модуляции и определяют диэлектрическую проницаемость веHiecTBa по изменению взаимного расстояния между ними, и коэффициент диэлектрических потерь - по изменению амплитуды импульсов.

ч

(ll

v

Us

к к

ш

п

U

П

Us

К

h.

К

п

но

Г|

и

LL

П П