1
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения электрического сопротивления материалов, обладающих низкой проводимостью, в частности для горных пород.
Известны устройства для измерения сопротивления горных пород, содержащие источник питания, высоковольтный электрод, подключенный к одной из сторон образца горной породы, измерительный электрод и охранное кольцо, подключенные к противоположной стороне образца. В цепь измерительного электрода включены параллельно калибровочный резистор и ламповый вольтметр. Площадь соприкосновения охранного кольца (электрода) с образцом несоизмеримо меньше, чем площадь соприкосновения измерительного электрода с образцом горной породы 1.
Однако применение охранного кольца (с целью предупреждения попадания поверхностных токов в цепь измерительного электрода) способствует утечке объемных токов из измерительной цепи. Вследствие резкой разницы объемного и поверхностного сопротивлений траектории линий с одинаковой плотностью тока прямолинейны лишь в центральной части образца. При удалении от центральной части образца к его поверхности их кривизна увеличивается. Поэтому в области, прилежащей к поверхностной части образца, объемные токи частично выходят на поверхность и через охранное кольцо, минуя измерительную цепь, уходят не зафиксированными. Разница потенциалов между охранным
и измерительным электродами способствует увеличению этих утечек через поверхностный слой, заключенный между охранным и измерительным электродами. Незафиксированная утечка объемных токов создает погрешности
при измерении объемного сопротивления.
Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения.
Это достигается тем, что устройство для измерения электрического сопротивления горных пород низкой проводимости, содержащее регистрирующий прибор, источник питания, связанный через высоковольтный электрод с одной из сторон образца, а через охранный электрод и последовательно соединенные добавочный резистор и измерительный электрод- с другой стороной образца, снабжено переменным резистором, включенным между источником питания и охранным электродом, площадь соприкосновения которого с образцом не менее чем в два раза больше площади соприкосновения измерительного электрода с указанным образцом; охранный электрод выполнен в виде шайбы.
На чертеже схематически представлено
предлагаемое устройство для измерения электрического сопротивления горных пород низкой проводимости.
Устройство содержит высоковольтный электрод 1, охранный электрод (кольцо) 2, измерительный электрод 3, образец 4 горной породы, источник 5 питания, переменный резистор 6, добавочный резистор 7, регистрирующий прибор (ламповый вольтметр) 8.
При подведении напряжения к электроду 1 часть тока проходит по объему образца (объемный ток), а другая его часть - по поверхности (поверхностный ток). Для того чтобы объемный ток полиостью попал в измерительную цепь (добавочный резистор 7), а поверхностный ток хминовал ее через переменный резистор 6, иеобходимо выравнять потенциалы точек, принадлежащих торцовой части образца, граничащей с охранным электродом 2 и с измерительным электродом 3. Это достигается подключением лампового вольтметра и изменением величины резистора 6 до тех пор, пока падение напряжения между охранным и измерительным электродами, фиксируемого регистрирующим прибором, не будет равным «О. При равенстве этих потенциалов напряженность электрического поля в центральной части вдоль по образующей образца для всех точек одинаковая. Следовательно, в измерительную цепь попадет ток, зависящий только от величины объемного сопротивления образца. Для определения его величины иеобходимо с помощью прибора 8 измерить падение напряжения на резисторе 7. Сила тока определяется по закону Ома делением величины падения напряжения на величину калибровочного сопротивления.
Расчет величины объемного сопротивления центральной части образца горной породы производится по формуле
«(
а удельного-по известной зависимости
4
3,Иг
9- I
где и - падение напряжения между высоковольтным и измерительным электродами;
Af/-падение напряжения на добавочном
сопротивлении;
Rh. - величина добавочного сопротивления;
г - радиус измерительного электрода;
/ - расстояние между высоковольтным
и измерительным электродами. При исследовании электрических свойств образцов пород по схеме с выравненными потенциалами между охранным и измерительным электродами погрешности измерения могут быть значительно уменьшены.
Формула изобретения
1. Устройство для измерения электрического сопротивления горных пород низкой проводимости, содержащее регистрирующий прибор, источник питания, связанный через высоковольтный электрод с одной из сторон образца, а через последовательно соединенные добавочный резистор и измерительный электрод- с другой стороной образца, и охранный электрод, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрещности измерения,
оно снабжено переменным резистором, включенным между источником питания и охранным электродом, площадь соприкосновения которого с образцом не менее чем в два раза больп1е площади соприкосновения измерительного электрода с указанным образцом.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что охранный электрод выполнен в виде щайбы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Турчанинов И. А., Медведева Р. В., Панина В. И. Современные методы комплексного определения физических свойств горных ород. «Недра, 1967, с. 37.
