Зонд для опробования магнетитовых руд Советский патент 1977 года по МПК G01V3/18 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения магнитной восприимчивости сред и предназначается для выделения с магнетитовых руд и определения в них содержания железа при опробовании стенок горных выработок и оценки качества рудной массы в навалах и вагонетках.

Известна аппаратура РИМВ - 1, предназначенная для опробования магнетитовых . . 1руд. Измерительный зонд РИМВ-1

состоит из генераторной и приемной катушек оси которых расположены на одной/прямой на расстоянии 0,5 м одна от другой. Первичное поле, создаваемое генераторной ка тушкой, не скопенсировано. При помещении зонда в магнитную среду происходит ослабление сигнала в приемной катушке. Сигнал поступает на усилитель, а затем на фазочувствительный выпрямитель, после чего он подается иа регистратор. Недостатком аппаратуры, РИМВ-1 является низкая чувствитеность при опробсвании слабомагнитных рул, зависимость показаний от неровностей поверности исследуемой среды, а также недостаточная стабильность магнитного момента

генераторной катушки в OiHOuieHHH воадвйс1 ВИЯ магнитной среды. Для опробования ллаГ нетитовых руд используется аппаратура . Измерительный зонд выполнен в виде рамки, которая питается от гоперато ра синусоидальных колебаний. В ; эиоригвль- ком канапе содержится ряд непчае ньгх элементов. Они затрудняют расчет цепи, лотому что для получения высокой чувствительности необходимо обеспечить оптимальные пелкчй« ны частоты тока и напряжения питания, индуктивности рамки и т.д. Зонд не исключает влияния неровностей стенсж выработки тая как не обладает фокусирующими рвойствакн, С этой аппаратурой можно производить лишь относительные определения магнитной восприимчивости, т.е. при градуировке необходимо использсдаать эталоны.

Известно также устройство для измерения магнитной восприимчивости и руд, содержащее генераторную цепь с генераторной катушкой, магнитный момент которой стабилизирован путем включения резистора, и приенуто цепь с компенсационной катушкой. Недосгагком устройства является завис мость показаний от неровностей псжерхност исследуемой среды.У Цель изобретения - устранение- отмечен ного недостатка и повышение точное та измерений. Это достигается тем, что оси катушек . в генераторной и приемных цепях зонда расположены параллельно друг другу и поверхности среды удалены одна от другой на расстоянье, уддалетворяюшее условиюh Li - 0.16 т 4 0,25 -в д - расстояние между осями и приемной катушек; U - расстояние между осями генераторной и компенсационной катушек; Ьд - расстояние до плоскости, проходящей через оси катушек к вершинам контактных выступов. При соблюдении этого условия происходит фокусировка зонда, на кривой геометрического фактора появляется экстре- области которого влияние неровносте исследуемой среды минимально. На фиг. 1 изображена кострукция зонда вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - электрическая схема зонда на фиг. 4 - график геометрического фактор выражающего зависимость выходного сигна ла от расстояния между зондом и поверхностью исследуемой среды. Зонд состоит из генератора катуиски 1 с ферромагнитным сердечником 2, параллел но которой расположены приемная катушка 3 и компенсационная катушка 4. Приемная и компенсационная катущки намотаны на каркасы из немагнитного и непроводящего материала. На фиг;. 1 и 2 обозначены: tjjjBj, ,8„ - длины обмоток генераторной, приемной и компенсационной катушек; dj, ,djj,dj - их диаметры. Контактные выс тупы 5 обеспечивают определенное расстоя ние между катушками и поверхностью сред 6. Генераторная катушка 1 подключена к генератору 7 синусоидального напряжения низкой частоты посредством резистора 11 (фиг. З), Величина сопротивления резистор 11 выбирается, исходя из условия, обеспечивающего стабильность магнитного момента генераторной катушки 1 при воздействии среды 6. Обмотки приемной катушки 3 и компенсационной катушки 4 подключены последовательно и встречно ко входу уси лителя 9, сигнал с которого поступает на регистратор 10. Генератор и усилитель питаются от блока питания 8. Работа предложенного зонда заключаетс в следующем. Генераторная катушка 1 соз- дает в окружающем пространстве переменное магнитное по. В воздухе ,при отсутсич Вви магнитной срфды это поле индуцирует во встречно акшоЦнных { мотках приемной катушки 3 в компенсационной катушки 4 ОД ваксааые по амплитуде, но противоположные по фазе ЭДС, .- которые взаимно кс«{пенсируют одна другую. Над исследуемой магниту ной средой с помощью контактных выступов, зонд располагается так, чтобы оси катушек 1, 3 и 4 находились от поверхности среды 6 на одинаковом расстоянии. Полем генераторной катушки 1 происходит намагничивание среды 6, в результате чего появляется вторичное магнитное поле. Поскольку обмотки приемной 3 и компенсационной 4 катушек расположены ша разпичных; расстояниях от генераторной катушки 1, вторичные ЭДС в них индуцируемые, имеют различные амплитуды. В результате на входе усилителя 9 появляется разностная ЭДС . л , по величине которой определяется магнитная восприимчивость .среды 6. Настройка зонда на нулевую ЭДС в воздухе осуществляется подбором числа витков компенсационной катушки 4. Она сохраняется в прсщессе измерений в случае жесткого крепления всех катущек, фиксирующего расстояние между ними. КакПоказали исследования, при условии табильности магнитного момента генераторной катущки для зонда справедливо соотношение;-« причем -SK-S где 2С - магнитная восприимчивость среды в системе СИ; ае - кажущаяся восприимчивость; 6-0 - э. д. с. приемной 3 и компенсационной 4 катущек в воздухе; геометрические факторы приемной катушки 3, компенсационной катушки 4 и зонда в целом . Если длина обмоткч каждой катушки превосходит ее диаметр, то влиянием dr,,d,d, можно пренебречь и вычислять Gn по формулам:V-0.5i ,4) f ,1Я S.inftW .ги. fSfi E где ti - расх:тоянив от.осей катушек до поверхносги среды; Ё . -расстояние между магаитнымр полюсами генераторной катушки, равное ,б4е,. Значения вц можно вычислять по тем ж формулам (4) - (р)| предварительно заменив д и Ц, на 2jj и Ц( соответствевно. Геометрический фактор & в качестве функции it выражает характер зависимости д от расстояния зонда до поверхносTHi В силу формулы (З) из-за различной с рости убывания fi и GJ, кривая Qr может иметь экстремум а некоторой точке / принять высоту контактных выступе , то на величину Д практически не будут влиять малые измене ния зазора между зондом и поверхностью я небольшие неровности последней. Зонд рри этом приобретает фсчсусиругощие свойст ва. Как показали исследования функции С чтобь обеспечить фокусировку, необходимо выполнение условия; h.LK (7) т -0.26 7 0,23 ЧLn , Послевыбора р, ii| if « i еличина И„ находится как абсцисса максимума геометрического фактора ) Зонд рассматриваемого типа был изгот лвн со следующими параметрами: Ер 170 MMJ tt я 168 мм; 2 64 мм; Ц 195 мм; LX 25 мм. На генераторную катушку 1 подавалось синусоидальное напряжение 1О5 В частотой ЗОО Г При этом изменение кажущейся магнитной ; восприимчивости на 1 ед СИ вЬ13ывает появ ление ЭДС ft 113 мВ. Для зонда, имеюшего указанные парамет ры, по формулам (3)-(6) был рассчитан гра{)ак 6 , выражающий зависимость А от расстояния до магнитнсй среды (сплошная кривая, см. фиг. 4). С этим же зондслл в соответствии с формулой (1) были получе ны экспериментальные значения S , которые хорошо согласуются с теоретическими данными (точк на фиг. 4). В результате расчетов в эксперимента подтверджено положение о том, что при выполнении условия () график зависимости измеряемой ЭДС о расстояния до магнитной среды имеет экстремум (фиг. 4). В области максимума наблюдаются лишь незначительныёйзмёнёния ЭДС, т.е. влияние воздушного зазора 1 ииимально, а поэтому можно производить измерения на неровной поверхности. Согласно данным фиг. 4 0|21Ц| а поэтому длина контактных выступов для рассматриваемого зонда (составляет hg 41 мм. Предлагаемый зонд имеет фсжусировку благодаря которой значительно уменьшивает / ся влияние неровностей поверхности среды порядка 2 см. Формула изобретения Зонд для опробования магнетитовых руд, содержащий генераторную цепь с генераторной катушкой и резистором, приемную цепь с компенсационной катушкой и контактные выступы, обеспечивающие определенное расстояние между катушками и поверхностю , исследуемой среды, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем уменьшения влияния неров ностей псиверхности исследуемой среды, оси катушек в генераторной и приемной цепях расположены параллельно одна другой, а расстояние между осями удовлетворяет соотношению .26 ,25 , где L- - расстояние между осями ген&ра тор ной и приемной катушек; LV расстояние между осями генераторной и компенсационной катушек; fag - расстояние от плоскости, проходящей через оси генераторной и приемной катушек до вершин ко ттактных выступов.

)// 7//// // //7 / // ///

9

Фиг

,./...)/..,....Г

/А/7/ / f///

J I

5 б