Устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых Советский патент 1983 года по МПК G01V3/10 

(З) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПОЛЕВЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Изобретение относится к автогенер торным приборам для измерения элект ропроводности веществ и материалов, содержащих влагу, например, электропроводность руд цветных металлов в естественных условиях, в которых мйнерализован ная влага, обладающая значительной I электропроводностью, являет-ся мешающим фактором. Известно устройство для диэлектри ческого индуктивного каротажа сквамм которое содержит два индуктивных измерительных преобразователя, питаемых токами различной частоты, двухча тотный автогенератор, разделительные фильтры, усилители и регистрирующий прибор. Устройство позволяет одновременно раздельно измерять диэлектрическую проницаемость .6, и электропроводность С горных пород р 3. Однако устройство имеет недостаточную точность измерения 6. и -(С5 из-за влияния на сигналы измерительных преобразователей внесенного актив ного сопротивления от электропроводности скважинной жидкости и минерализованной влаги, которыми насыщены горные породы; наличие в схеме усилителей увеличивает уровень щуг Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихретрковый измерительные преофазовате ли, высокочастотный автогенераторный измеритель,.В качестве элемента колебательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно более низкой частоте и автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которо39го включен индуктивно-емкостный изме рительный преобразователь, два ампли тудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор. К контролируемой породе прикладываются пространственно совмещенные измерительные преобразователи, Выдел.яемая генератором сантиметровых волн мощность распределяется в волно воде между нагрузкой (влагосодержаще горной породой) и измерителем мощности - термистором. Антенное устройство высокочастотного автогенераторного измерителя передает в исследуемую породу элект ромагнитные колебания частотой поряд ка 50-60 МГц. Сеточный ток пропорцио нален величине-поглощения .высокочас тотной энергии, зависящей, в основном, от процентного содержания полезного ископаемого. Оба измерительных сигнала подаются на счетно-решающее устройство, которое выдает на регистрируемый прибор напряжение, соответствующее процентному содержанию полезного ископаемого .(с поправкой на вла госодержание). Напряжение, пропорциональное влагосодержанию, может быть подано на отдельный регистрирующий прибор 2 Однако в известном устройстве точность определения влагосодержания невысока, как как на амплитудный сигнал канала, измеряющего влажность породы, не только влияет минерализованная влага, но и электропроводность полезного ископаемого. Это существенно ухудшает коррекцию сигнала о содержании полезного ископаемого по влажности. Кроме того, использование антенных измерительных преобразователей приводит к погрешности измерения содержания полезного ис, копаемого, так как на сигналы преобразователей с распределенными пара метрами влияют как электропроводящие так и диэлектрические свойства объекта. Имеют место такие погрешности из-з изменения зазора между измерительными преобразователями и породой, который не может быть постоянным изза, неровностей контролируемой поверх ности . Целью изобретения является повыше ние точности измерения электропровод ности влагосодержащих сред. 1 Поставлённая цель достигается тем, что в устройство для измерения электропроводности полезных ископаемых, содержащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихрс токовый измерительные преобразователи , высокочастотнь1й автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен аихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно более низкой частоте и автогенерагорный измеритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, два амплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, введены два частотных детектора, блок сложения, цепь из последовательно соединенных варикапа и конденсатора и два полевых транзистора в качестве управляемых резисторов, причем первый полевой транзистор подключен к между базой транзистора высокочастотного автогенератора и общей шиной, последовательно соединенные варикап и конденсатор подключены между коллектором и эмиттером транзистора высоко частотного автогенератора, второй полевой транзистор подключен между базой транзистора низкочастотного автогенератора и общей шиной, вход первого частотного детектора подключен к коллектору транзистора высокочастот- . ного автогенератора, выходы частотного детектора и амплитудного детектора высокочастотного автогенератора соединены с входами блока сложения, выход которого подключен к первому входу блока вычитания и к ззтвору второго полевого транзистора, к коллектору транзистора низкочастотного автогенератора.подключен вход второго частотного детектора, выход которого соединен через разделительный резистор к катоду варикапа, выход амплитудного детектора низкочастотного автогенератора соединен с затвором jnepBoro полевого транзистора и с вторым входом,блока вычитания, выход которого подключен к регистрирующему прибору. На чертеже приведена схема устройства для измерения электропроводности полезных ископаемых. Схема содержит измерительные автогенераторы 1 и 2, амплитудные детек торы 3 и ц, частотные детекторы 5 и 6, блок 7 сложения, блок 8 вычитания,и регистрирующий прибор 9. Измерительный автогенератор 1 соб ран по емкостной трехточечной схеме на транзисторе 10 и содержит регулиру ющие режим автогенератора по постоян ному току резисторы 11-13 и управляе мый резистор 1, в качестве которого использован полевой транзистор, исто которого подключен к базе транзистора 10, а сток - к общей шине, конденсаторы 15 и 16в базовой и эмиттерной цепях, включенные между каллектором и эмиттером транзистора 10 конденсатор 17 и цепочку из последов тельно соединенных конденсатора 18 и варикапа 19, колебательный контур, состоящий из вихретокового преобразо вателя 20 и конденсатора 21. Измерительный автогенератор 2, .собранный на транзисторе 22 по схеме емкостной трехточки, содержит резисторы 23-25 и управляемый резистор 2б, выполненный в виде полевого транзистора в цепях фиксированного и автоматического смещения, конденсато ры 27-29, устанавливающие режим автог генератора по переменному току, колебательный контур,.состоящий из пространственно совмещенных вихретокового 30 и емкостного 31 преобразо-, вателей. К выходу автогенератора 1 подключены амплитудный 3 и частотный 5 дет: текторы, к выходам которых подключены входы блока 7 сложения, С выходам блока сложения соединен управляющий электрод управляемого резистора 2б и первый вход блока 8 вычитания. К выходу автогенератора 2 подключены вхо ды амплитудного k и частотного 6 детекторов. Выход- частотного детектора 6 через резистор 32 подключен к точке соединения конденсатора 18 и варикапа 19. К выходу амплитудного детектора подключен управляющий элект род управляемого резистора и второй вход блока 8 вычитания. К выходу блока вычитания подключено-регистрирующее устройство 9. Устройство работает следующим образом. Измерительные преобразователи автогенераторов 1 и 2 пространственно совмещены для того, чтобы контролировался один и тот же объем образца. Для уменьшения взаимовлияния элек тромагнитных полей преобразователей, частоты генерируемых автогенерато - рами 1 и 2 колебаний выбраны некратными друг другу. Величины- рабочих частот выбираются из условия наибольшей чувствительности к контролируемому параметру. Так, например, при измерении электропроводности сул хой свинцово-цинковой руды и минерализованной влаги на частоте f 13,56 МГц отношение сигналов составляет 10:1, а при измерении на частоте МГц отношение этих же сигналов составляет 100:1. На основании этого для ослабления взаимовлияния сигналов от электропроводности полезного ископаемогоОГ| и электропроводности минерализованной влаги (Ум частота автогенератора 1 f/, выбрана намного выше частоты fr автогенератора 2. При внесении в поле первичных измерительных преобразователей влажного образца параметры автогенераторов (зменяются. В контур высокочастот/ного автогенератора 1 под воздействием электропроводности, преимущественно полезного ископаемого, вносятся автивное Rgn реактивное сопротивления, которые вызывают изменения амплитуды и частоты генерируемых колебаний. С помощью амплитудного 3 и частотного 5 детекторов эти сигналы преобразуются в постоянные напряжения, которые .cyм в pyютcя ,при помощи блока 7 сложения, что по-, выТПает чувствительность автогенё раторас 1 к полезному сигналу. В вихретоковый преобразователь 30, питаемый током низкой час- , тоты, вносится активное сопротивление , вели чина которого определяется преимущественно электропроводностью влаги G. Сигнал от воздействует на величину амплитуды колебаний автогенератора 2, которая выпрямляется амплитудным детектором k, Величина емкости преобразователя.31 в значительной степени определяется величиной зазора между преобразователем и образцом, это используется для отстройки от зазора при измерениях электропроводностей , и ();(л Так, при увели ении зазора емкость преобразователя уменьшается, что приводит к возрастанию частоты колебаний автогенератора 2.

Этот сигнал поступает на частотный етектор 6. Напряжение на выходе детектора 6 является управляющим для емкости варикапа 19 в цепи положительной o6pa6otKM связи высокочастотного автогенератора. Напряжение с выхода детектора 6 через разделительный резистор 32 подается на анод варикапа, увеличивая его емкость, а следовательно,и глубину положительной обработкой связитаким образом, чтобы компенсировалось ослабление сигнала от преобразователя 20, возникшее из-за увеличения зазора.

Однак6б г1и и 6 являются взаимозависимыми вел ичинами, т.е. в величине сигнала от преобразователя 20 кроме составляющей от электропроводности полезного ископаемого есть определенная составляющая наоборот. ля раздельного измерения взаимозависимых величии (Гци и Ow/ В: измерительные автогенератор1з1 введены отрицательные обратные связи в качестве управляемых резисторов И и 2б. На управляющий электрод резистора Н подается напряжение с детектора , пропорциональное содержанию влаги,в образце, а на управляющий электрод резистора 2б - с блока 7 сложения, пропорциональное содержанию полезного ископаемого.

При увеличении содержания влаги в образце увеличивается сигнал от , что вызывает возрастание напряжения на выходе детектора 4, а следовательно, и на управляющем электроде резистора И. Изменение сопротивления резистора И . регулирует смещение на. базе транзистора 10 таким образом, чтобы компенсировать приращение напряжения на выходе автогенератора 1 из-за влияния возросшей влажности.

Подобным образом компенсируется влияние измерения Onvi на сигкал по влажности путем подачи напряжения с блока 7 на электрод резистора 2б.

Таким образом устраняются погрешности, связанные с взаимовлиянием измеряемых величин Спи, и (3v.

Сигналы с блока 7 суммирования и с амплитудного детектора 4 подаются на блок 8 вычитания. С выхода блока 8 на регистрирующий прибор 9. поступает сигнал, пропорциональный исключительно содержанию полезного

ископаемого в руде и не зависящий от содержания влаги в контролируемом объекте.

В качестве базового прибора принят прибор для определения границ рудного тела - автогенераторный геофизический измеритель (ЛГИ). Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известным прибором - бо.

лее высокая точность определения содержания полезного ископаемого в pyvдах за счет полной коррекции влияния электропроводности минерализованной вл аги.

Технико-экономический эффект связан с увеличением точности определения границ рудного тела и содержания поле;знога компонента в рудах цветных металлов. Это приводит к улучшению

качества руды, поступающей она переработку, уменьшает потери при добыче

При проведении измерения с помощью базового прибора АГИ содержание в образце влаги определяется с помощью химического анализа, по результатам которого производится коррекция погрешности показаний прибора от влияния 6.

Внедрение предлагаемого устройства позволит снизить затраты на трудоемкое химическое опробование, сократит разрыв времени между отбором проб и. получением результатов опробования .

Формула изобретения

Устройство для измерения электроj проводности полезных Ископаемых, содержащее пространственно совмещенные индуктивно-емкостный и вихретоковый измерительные преобразователи, высокочастотный автогенераторный изме, ритель, в качестве элемента колебательного контура которого включен вихретоковый преобразователь, работающий на некратной и значительно бр лее низкой частоте автогенераторный измеритель, в качестве элемента колебательного KOHjypa которого включен индуктивно-емкостный измерительный преобразователь, два амплитудных детектора, блок вычитания и регистрирующий прибор, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в неге введены два частотных детектора, блок сложения, цепь из последователе