Измеритель электрических свойств горных пород и руд

Измеритель электрических свойств горных пород и руд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД по авт. св. № 1040434, отличающий . с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности непосредственных измерений емкости измеряемого образца, в неге введены последовательно соединенные интегратор и канал измерения .емкости образца, причем вход интегратора подключен к выходу буферного усилителя, а опорный вход канала .измерения емкости к выходу фазорасщепителя. (Л Од эо QD сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 01) (Фса 601 R2702

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOP|HOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВИ%7 -::@

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1040434 (21) 3680284/24-21 (22) 26. 12. 83 (46) 15.06. 85. Бюл. Ф 22 (72) В.И.Юзов, А.А.Голосов, Ю.Б.Зархин и Н.Д.Яснов (71) Красноярский политехнический институт (53) 621.317.78(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 1040434, кл. С 01 R 27/02, 1983. (54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД И РУД.по авт. св. Ф 1040434, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем: обеспечения возможности непосредственных измерений емкости измеряемо- го образца, в него введены последовательно соединенные интегратор и канал измерения .емкости образца, причем вход интегратора подключен к выходу буферного усилителя, а опор- . ный вход канала, измерения емкости— к выходу фазорасщепителя.

1161895

Изобретение относится к контрольно-измерительной- технике и может быть использовано при геофизических исследованиях свойств горных пород на образцах, обнажениях и при модельных исследованиях.

По основному авт. св ° N - 1040434 известен измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержащий последовательно соединенные tO задающий генератор, фазорасщепитель, усилитель мощности дифференциального типа, эталонный резистор, один из выводов которого заэемлен, четырехэлектродный датчик с измеряе — 15 мым образцом, первый токовый электрод которого соединен с выходом усилителя мощности, а второй — с эта— лонным резистором, буферный усилитель, вход которого подключен к вто- yg рому токовому электроду четырехэлектродного датчика, каналы измерений активной и реактивной составляющих проводимости, сигнальные входы которых соединены с выходом д буферного усилителя, а опорные с выходами фазорасщепителя, а также компенсирующий усилитель дифферен— циального типа, входы которого соединены с измерительными электродами четырехэлектродного датчика, а выход — с инвертирующим входом усилителя мощности (1) .

Известное устройство непосредственно измеряет активную и реактивную составляющие комплексной электpoIlpoBopHMoc TH в параллельной схеме замещения, емкость образца при этом должна рассчитываться по формуле

Ь

С=-- 40

2 Ы где b — значение реактивной составляющей;

f — частота измерений.

Указанные расчеты несложны, хотя

45 их проведение заметно увеличивает общие затраты времени при измерениях, снижая производительность труда.

Проведение расчетов емкости особенно нежелательно при выводе измери50 тельной информации на графический дисплей или графопостроитель; поскольку это требует использования дополнительного оборудования.

Целью изобретения является расши- 55 рение функциональных возможностей измерителя электрических свойств горных пород и руд путем обеспечения возможности непосредственных измерений емкости измеряемого образца.

Поставленная цель достигается. тем, что в измеритель электрических свойств горных пород и руд дополнительно введены последовательно соединенные интегратор и канал измерения емкости образца, причем вход интегратора подключен к выходу буферного усилителя, а опорный вход канала измерения емкости — к выходу фазорасщепителя.

Различные типы интеграторов широко применяются в современной измерительной технике: для выполнения операции интегрирования в аналоговых вычислительных машинах, для накопления сигналов при радиоприеме и измерениях в условиях помех и прочее, однако неизвестно применение интеграторов для преобразования сигнала, пропорционального проводимости, в сигнал, пропорциональный емкости.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазорасщепитель 2 и усилитель 3 мощности, эталонный резистор 4, один из выводов которого заземлен, четырехэлектродный датчик 5 с измеряемым образцом, первый токовый электрод которого соединен с выходом усилителя 3 мощности, а второй — с эталонным резистором 4, при этом компенсирующий усилитель 6 своими входами подключен к измерительным электродам четырехэлектродного датчика 5, а выходом — к инвертирующему входу усилителя 3 мощности, буферный усилитель 7 своим входом подключен к эталонному резистору 4, каналы измерения активной 8 и реактивной 9 составляющих проводимости, сигнальные входы которых соединены с выходом буферного усилителя, а опорные — с выходами фазо— расщепителя, и последовательно соединенные интегратор 10, вход которого подключен к выходу буферного усилителя, и канал измерения емкости 11, опорный вход которого соединен с выходом фазорасщепителя.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд работает следующим образом.

4 электродами и измерительными электродами соответственно.

При малых .величинах погрешностей измерений о < 0,01 значения проводимости определяются выражениями

3 11 61895

Задающий генератор 1 вырабатывает напряжение заданной частоты, которое поступает на вход фазорасщепителя 2. С выхода фазорасщепителя 2 одно из напряжений поступает на опорные входы каналов измерения активной составляющей проводимости 8 и емкости 11 и, кроме того, на прямой вход усилителя 3 мощности, второе напряжение с выхода фаэорасщепителя 2, сдвинутое по фазе на 90 отноо сительно первого, подается на опорный вход канала измерения реактивной составляющей проводимости 9. Сигнал с выхода усилителя 3 мощности подается на последовательную цепь, состоящую из четырехэлектродного датчика 5, подключенного своими токовыми электродами, и эталонного резистора 4. Напряжение с измерительных 2п электродов четырехэлектродного датчика 5 через компенсирующий усилитель 6 поступает на инвертирующий вход усилителя- 3 мощности; Сигнал с эталонного резистора 4 через буфер- 2S ный усилитель 7 подается на вход каналов измерения активной 8 и реактивной 9 составляющих проводимости, где соответствующие составляющие измеряются и регистрируются. Кроме ЗО того, сигнал с выхода буферного усилителя 7 поступает на вход инте- гратора 10> а с его выхопа — на вхоп канала измерения емкости 11, аналогичный остальным измерительным каналам, где измеряется и регистрируется значение емкости образца.

Величина выходного напряжения буферного усилителя оказывается равной где К, К вЂ” коэффициенты передачи а каналов измерения активной и реактивной составляющих, причем выходные индикаторы прибора

1S могут быть непосредственно проградуированы в значениях проводимости.

Поскольку комплексный коэффициент передачи интегратора описывается выражением

К ц 1

3 где Ф вЂ” постоянная интегрирования интегратора, активная составляющая выходного сигнала интегратора оказывается равной

Къ Исх

ll =е — R о где С„ — емкость образца.

Определение емкости образца может производиться по формуле

Ф

40 где К вЂ” коэффициент передачи . с канала измерения емкости, причем выходной индикатор канала измерения емкости 11 может быть проградуирован непосредственно в значениях емкости

45 образца. с погрешностью, не превьппающей

К Ма 4 "2. Р о Ro e Кз Ka " Е K> р где — входное напряжение усилителя 3 мощности;

К,,Kz,К - коэффициенты усиления усилителя мощности, компенсирующего и буферного усилителей соответственно значение эталонного резистора„

Е„,K — величина комплексного сопротивления межцу токовыми

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение позволяет расширить функциональные возможнос56 ти измерителя .за счет прямого и непосредственного измерения емкости образца, что особенно существенно при выводе измерительной информации в форме частотных. зависимостей ем" я кости на графический дисплей или графопостроитель а также позволяет .сократить объем вычислительных работ на 20-30Х.