Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд Советский патент 1982 года по МПК G01R27/02 G01R17/10 

(5Ю УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД и руд

. 1

Изобретение относится к конт- рольно-измерительной технике, в част ности к измерению составляющих комплексных сопротивлений и может быть использовано, например, при геофизических исследованиях.

Известно устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым обр разцом, один из токовых электродов которого заземлен, а второй соединен с одним из выходов фазорасщепителя. через эталонный резистор, буферный дифференциальный усилитель,; входы которого подключены к измерительным электродам четырехэлектродного датчика, суммирующий усилитель, один из входов которого соединен с выходом буферного усилителя, а также два синхронных детектора, сигнальные входы которых соединены с выходом

.суммирующего усилителя, опорные с выходами фазорас1цепителя, а выходы - с стрелочными нуль-индикаторами, и два аттенюатора, входы которых подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы - к второму входу суммирующего усилителя 1.

Подобные устройства относятся к классу компенсационных и требуют

и, проведения ручных операций - компенсации сигналов, что снижает производительность труда при измерениях.

Известно также устройство для измерения электрических свойст.в горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель, соединенные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, один из таковых электродов

20 которого заземлен, а второй подключен к выходу фазорасщепителя через эталонный резистор, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектродного датчик а, и кана лы измерения активной и. реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно .соединенные синхронный детектор, усилитель постоянного тока и вольтметр, причем сигнальный вход синхронного детектора является входом канала, измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный - к выходу фазорасщепителя 2. .: в подобном устройстве для независимого измерения составляющих компле сного сопротивления величина эталонного резистора должна значительно превышать модуль комплексного сопротивления образца, что приводит к уменьшению выходного напряжения датчика, что снижает реальную чувствительность и точность устройства и диапазон измеряемых значений комплексных сопротивлений, . Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазо на измеряемых величин. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд содержащее задающий генератор и фазо расщепитель, соединенные последовательно, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциалы: ный усилитель, йходы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор, сигнальный вход которого является входом канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный - к выходу фазорасщепителя, у.силитель постоянного тока и вольтметр, дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами фазорасщ/епите.ля, выход - с одним из токовых элек тродов ,четырехэлектродного датчика, а управляющий вход - с вторым токовым электродом. Кроме того, KOppeKVop тока i соде жит эталонный резистор, бпок-сравнения токов, один из входов которог является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика., а второй через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходевой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока и подклю- чен к токовому злек.троду четырехэлектродногодатчика, два управляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входами корректора тока и подключены к выходам фазорасщепителя, а выходы соединены с .входами блока суммирования, два усилителя постоянного тока, вьрсоды которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и два синхронных детектора, сигнальные входы ко-Лрых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющие - к. выходам фазорасщепителя, а выходы - к входам усилителей постоянного тока. Блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансформатор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, вторые выводы двух обмоток, являющиеся входами блока сравнения токов,.подключены соответственно к токовому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токов и соединен с сигнальными входами синхронных детекторов. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство, для измерения электрических свойств горных пород и-руд содержит последовательно соединенные задающий генератор-1, фазорасщепитель 2, корректор 3 тока, четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом и дифференциальный усилитель 5 входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектродного датчика , а также каналы измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор 8-1 (8-2), сигнальный вход которого является входом измерительного канала, и подключен к выходу дифференциального усилителя 5 а опорный - к выходу фазорасшрпителя 2, усилитель постоянного тока 9-1 ) и яольтметр 10-1 (10-2), Корректор 3 тока содер- жит эталонный, резистор 11, двухвходовой блок 12суммирования, выход которого подключен к одному из токовых электродов датчика 4, блок 13 сравнения токов - трехобмоточный трансформатор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, выводу двух обмоток, являющиеся входами бл ка 13 сравнения токов, соединены со ответственно с вторым токовым электродом датчика k непосредственно и через эталонный резистор 11 с одним из выходов фазорасщепителя 2, а также два управляемых аттенюатора и , сигнальные входы которых подключены к выходам фазорасщепителя 2, а выходы - к входам блока 12 суммирования, два синхронных детек тора 15-1 и 15-2, сигнальные входы которых подключены к выходу блока 13 сравнения токов, управляющие к выходам фазорасщепителя 2, .выходы через усилители 16-1 и 16-2 постоянного тока соединены с управляющими входами регулируемых аттенюаторов 1Л-1 и соответственно. Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение, которое поступает на фазорасщепитель 2, где формируются два выходных напряжения, сдвинутые на 90°. Эти напряжения через регулируемые аттенюаторы Й-1 и поступают на входы блока 12 суммирования, суммируются, после чего подаются на возбуждение датчика t. Выходной сигнал датчика Ц с из мерительных электродов усиливается , дифференциальным усилителем 5 и пост пает на входы каналов измерения активной 6 и реактивной 7 составляющих комплексного сопротивления. В каждом канале напряжения сигналы детектируются синхронными детекторами 8-1 (8-2), усиливаются усилителями (9-2) постоянного тока .и измеряются .вольтметрами 10-1 (10-2). Выделение активной и оеактивной составляющих н пояжения в измерительных каналах 6 и 7 осуществляется за счет соответствующей фазировки опорных напряжений синхронных детекторов 8-1 и 8-2. При неравенстве входных токов бло ка 13 сравнения, т.е. тока, протекающего через датчик k с измеряемым образцом и через эталонный резистор 11, на выходе блока 13 сравнения выделяется напряжение ошибки, которое детектируется синхронными детекторами 15-1 и с выделением активной и реактивной составляющих, усиливается усилителями постоянного тока 16-1 и 16-2 и поступает на управляющие входы регулируемых аттенюаторов 14-1 и Й-2- Это позволяет подд,рживать коэффициент передачи регулируемых аттенюаторов и такими, чтобы свести к минимуму величину напряжения ошибки на выходе блока 13 сравнения токов. Таким образом, введение дополнительного элемента - корректора тока позволяет обеспечить постоянство тока, протекающего через образец по величине и фазе. При этом значение сопротивления эталонного резистора может быть сравнимо с модулем измеряемого комплексного сопротивления. Формула изобретения 1.Устройство для измерения электрических свойств горных пород и руд, содержащее задающий генератор и фазорасщепитель , соединенные последовательно,.четырехэлектродный датчик с измеряемым образцом, дифференциальный усилитель, входы которого подключены к измерительным электродам датчика, каналы измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления, каждый из которых содержит последовательно соединенные синхронный детектор, сигнальный вход которого является входом канала измерения и подключен к выходу дифференциального усилителя, а опорный к выходу фазорасщепителя, усилитель постоянного тока и вольтметр, отличающееся тем, что, с це- . ;лью повышения точности измерений и расширения диапазона измеряемых величин, в него дополнительно введен корректор тока, сигнальные входы которого соединены с выходами -фазорасщепителя, выход - с одним из токовых электродов датчика, а управляющий вход - с вторым токовым электродом. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, чТо корректор тока содержит эталонный резистор, блок сравнения токов, один из входов которого является управляющим входом корректора тока и подключен к токовому электроду датчика, а второй - через эталонный резистор соединен с выходом фазорасщепителя, двухвходовой блок суммирования, выход которого является выходом корректора тока

и подключен к токовому электроду четырехэлектродного датчика, два управ ляемых аттенюатора, сигнальные входы которых являются сигнальными входами корректора тока и подключены к выходам фазорас14епителя, а выходы соединены с входами блока суммирования, два усилителя постоянного .тока, выхог ды которых подключены к управляющим входам регулируемых аттенюаторов и два синхронных детектора, сигнальные входы которых подключены к выходу блока сравнения токов, управляющие к выходам фаэорасщепителя, а выходы к входам усилителей постоянного тока.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок сравнения токов содержит трехобмоточный измерительный трансформатор, причем по одному выводу каждой обмотки заземлено, вторые выводы двух обмоток, являющиеся входами блока сравнения токов, подключены соответственно к токовому электроду четырехэлектродного датчика и к эталонному резистору, второй вывод третьей обмотки является выходом блока сравнения токов и соединен с сигнальными входами синхронных детекторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Савицкий А.П. и др. Применение аппаратуры ИЭМС при изучении электромагнитных свойств горных пород и руд. Сб. Геофизическая аппаратура. Л., Недра, 1977, вып. 61, с. 111115.

2.Юзов В.И. и др. Отчет КПИ (Краноярский политехнический институт)

по теме № 52, Красноярск, 1975, с. 28-30 (прототип).