Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд Советский патент 1981 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной тех«ике и монет быть, в частности, использовано при геофизических исследованиях электроразведочными методами. Известно устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор со ступенчатой перестройкой частоты, триггерный фазорасщепитель, двухэлектродный датчик, схему сравнения, избирательный и основной усилители, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходом основ- . ного усилителя, управляющие - с вы- ходами фазорасщепителей, а выходы подключены к стрелочным нуль-индикаторам, между выходами фазорасщепителя и входами схемы сравнения включены схемы компенсации выходного сиг нала датчика по двум квадратурным со тавлянячим - активной и реактивной fl Недостатком известного устройства является то, что применение из ирательного усилителя для выделения основной частоты приводит к значительному усложнению настройки и эксплуатации устройства, затрудняет построение измерительных устройств для диапазона низких и особенно инфранизких частот. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задакнций генератор, фазорасщепитель, блок сложения, ус иштель мощ ности и датчик, соединенные последовательно, к выходу датчика подсоединены входы каналов измерения активной и реактивной составля{ощих6сомплексных проводимостей либо сопротивлеь ния, казедый из которых содержит последовательно соединенные буферный усилитель, перемножитель, основной усилитель и регистратор, причем управляющие входы перемножителей подключены к выходам фазорасщепителя, между выходами фазорасщепителя и входами схемы сложения включены формирова тели положительной и отрицательной ступеней длительностью в 1/4 периода основной частоты . . Недостатком известного устройства является то, что влияние неподавленных гармоник в возбуждающем сигнале не позволяет получать в таких устройствах высокую точность измерений. Кроме того, наличие фазовых сдвигов в измерительных каналах не позволяет производить достаточно эффективное разделение выходного сигнала датчика на активную и реактивную компоненты, что также увеличива ет погрешности измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор, датчик/вход которого соединен с выходом усилителя мощности, а выход подключен ко входам каналов измерения активной и реактивной составлянщих комплексных проводнмостей либо сопротивления, калодый из которых состоит из последовательно соединенных буферного усилителя, перемножителя, основного усилителя и регистратора, дополнительно введены адресный счетчик, два постоянных запоминающих блока, два цифроаналоговы преобразователя, два сумматора, упра ляющие входы постоянных запоминающих блоков через адресный счетчик по ключены к выходу заданяцего генератора, а выходы соответственно соединен со входами цифроаналоговых преобразо вателей, выходы которых соединены со входами казкдого из сумматоро В, выход последних через фильтры нижних часто соединены с управляющими входами пеУ ремножителей, кроме того, выход одного из цифроаналоговых преобразователей через активный фильтр нижних частот соединен со входом усилителя мощности. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Устройство содержит задающий генератор 1, выход которого подключен ко входу адресного счетчика 2, а выход последнего - к управляющим входам постоянных запоминаияцих блоков 3-1 и 3-2. Два идентичных канала (г формирования опорных напряжений содержат последовательно соединенные постоянные запоминающие блоки 3-1 3-2, цифроаналоговые преобразователи А-1 и 4-2, сумматоры 5-1 и 5-2, фильтры 6-1, 6-2, 6-3 нижних частот, выходы которых подключены к управляющим входам перемножителей 7-1 и 7-2. Второй вход сумматора 5-1 соеди«ен с выходом цифроаналогового преобразователя 4-2, а вход сумматора 5-2 - с выходом дифроаналогового преобразователя 4-1. К выходу цифроаналогового преобразователя 4-1, кроме того, подключены последовательно соединенные активный фильтр 6-3 нижних частот, усилитель 8 мощности, датчик 9 (двух либо четырехэлектродный) и буферные усилител 10-1 и 10-2, выходы которых подключены к сигнальным входам перемножителей 7-1 и 7-2 соответственно. Выход каждого из перемножителей 7-1 7-2} через основные усилители 11-1 и 11-2 подсоединены к регистраторам 12-1 и 12-2. Устройство работает следующим образом. В постоянных запоминающих блоках 3-1 и 3-2 хранятся по 32 восьмиразрядных кода числа, обеспечиваняцие при последовательной смене адресов получение .на выходах цифроаналоговых преобразователей 4-1 и 4-2 двух сдвинутых на четверть периода копий квазигармонического сигнала, в которых подавлена; значительная часть гармоник, в частности со второй по четырнадцатую включительно. При подаче с задакицего генератора 1 напряжения соответствующей частоты на адресный счетчик ., последовательно меняются выбираемые адреса в постоянных запоминающих блоках 3-1 и 3-2, коды чисел с их выходов поступают на цифроаналоговые преобразователи 4-1 и 4-2, которые вырабатывают квазигармонические сигналы. Эти сигналы после дополнительной фильтрации фильтрами 6-1 - 6-3 нижних частот, позволянщей дополнительно ослабить верхние гармоники, используются в качестве опорных напряжений в перемножителях 7-1и 7-2, и после усиления усилителем 8 мощности для возбуждения датчика 9. В сумматорах 5-1 и 5-2 производится сложение квадратурных составляющих сигналов, что обеспечивает при выборе соответствующих весовых коэффициентов компенсацию фазовых сдвигов в каналах измерения активной и реактивной компонент сигнала. Выходной сигнал датчика 9 через буферные усилители 10 и 10-2, имеющие большое входное сопротивление, подается на сигнальные входы перемножителей 7-1 и 7-2. Вьй ные сигналы перемножителей 7-1 и 7-2, усипенные основными усилителями 11-1 и 11-2 поступают на входы регистраторов 12-1 и 12-2. Введение дополнительных элементо в устройство позволяет подавить зна чительное число гармонических соста ляющих, имеюпщх относительно большие амплитуды , причем подавление осуществляется как в сигнале, используемом для возбукдения датчика 9, так и в опорном сигнале перемножителей 7-1 и 7-2. Это позволяет снизить влияние гармонических составляющих до величин, составляющих доли-единицы процентов. Дальнейшее подавление влияния гармоник основной частоты осуществляется за счет использования фильтров 6-1, 6-2 ниж них частот. Введение в тракты формирования оп ных сигналов сумматоров 5-I и 5-2 позволяет подбором весов составлякнцих компенсировать фазовые сдвиги в каналах измерения активной и реактивной составляющих комплексных сопротивлений ипи проводимостей. В целом применение всех вышеуказанных мер позволяет снизить значение систематической погрешности измерений до величин порядка 0,1% и .менее. Формула изобретения Устройство для измерения электрических свойств горных Пород и руд, содержащее задающий генератор, датчик, вход которого соединен с вы ходом усилителя мощности, а выход подключен ко входам каналов измерения активной и реактивной составлякицих комплексных проводимостей либо сопротивления, каждый из которых состоит из последовательно соединенных буферного усилителя, перемножителя, основного усилителя и регистратора, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, в него дополнительно введены адресный счетчик, два постоянных запоминЁЦщих блока, два цифроаналоговых преобразоватепя и два сумматора, управлякщие входы постоянных запоминающих блоков через адресный счетчик подключены к .выходу задающего генератора, а выходы соответственно соединены со входами цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены со входами каждого из сумматоров, выходы последних через фильтры нижних частот соединены с управляющими входами перемножителей, кроме, того, выход одного из цифроаналоговых пре образователей через активный фильтр нижних частот соединен со входом усилителя мощности. /- Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе 1.Савицкий А.П.-, Юзов В.И . Аппаратура для измерения электрических и магнитных свойств горных пород. Сб. Методы разведочной геофизики, вып. 13, Электроразведка, Л., Недра, 1971 с. 142-148. 2.Исследование и экспериментальная проверка возможности создания аппаратуры для комплексных измерений свойств образцов горных пород. Отчет НИР, номер Гос. per. 72002672, Красноярский политехнический институт, 1975, (прототип).