SU1335895A1 - Измеритель электрических свойств горных пород и руд - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований методом электроразведки. Цель изобретени  - повышение точности измерений - достигаетс  путем исключени  вли ни  паразитного комплексного сопротивлени , подключенного параллельно измер емому образцу. Это сопротивление складываетс  из параллельного соединени  собственной емкости датчика и соединительных проводов, выходного сопротивлени  генератора тока, а также входных сопротивлений и емкости дифференциального усилител . Устройство содержит задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 компенсации , дифференциальный усилитель 4, генератор 5 стабильного тока, каналы 6 и 7 измерени  активной и реактивной составл ющих соответственно, переключатель 8, двухэлектродный датчик 9 с измер емым образцом и эталонное комплексное сопротивление 10. В состав блока 3 вход т аттенюатор 11, компенсирующий резистор 12 и конденсатор 13. Коэффициент передачи аттенюатора 11 фиксирован, устанавливаетс  при настройке и в процессе работы не измен етс . Величины эталонных резисторов и конденсатора выбираютс  вблизи высокоомного предела измерений . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. « (Л со со сд 00 со сд

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при проведении геофизических исследований электроразведочными методами.

Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет исключени  вли ни  паразитного комплексного сопротивлени , подключенного параллельно измер емому образцу. Это паразитное сопротивление складываетс  из параллельного соединени  собственной емкости датчика и соединительных проводов выходного сопротивлени  генератора тока, входных сопротивлени  и емкости дифференциального усилител .

На чертеже приведена структурна  схема измерител  электрических свойств.

Измеритель электрических свойств горных пород и руд содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазорасщепитель 2, блок 3 компенсации, дифференциальный усилитель 4, инвертирующий и неинвертирующий входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 3 компенсации и генератора 5 стабильного тока, выход которого подключен к инвертирующему входу дифференциального усилител  4, каналы измерени  активной 6 и реактивной 7 состав- л ющи х своими входами соединены с выходом дифференциального усилител  4, а опорными - с выходами фазорасщепител  2, переключатель 8, двухэлектродный датчик 9 с измер емым образцом и эталонное комплексное сопротивление 10, образованное параллельным соединением резистора и конденсатора , причем вход переключател  8 соединен с выходом генератора 5 тока, а его выходы - с электродами двухэлектродно- го датчика 9 и выводом эталонного комплексного сопротивлени  10.

Блок 3 компенсации содержит аттенюатор 11, вход которого  вл етс  входом блока 3 компенсации и соединен с выходом фазорасщепител  2, а выход  вл етс  первым выходом блока 3 компенсации и соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилител  4, и параллельно соединенные переменные компенсирующие резистор 12 и конденсатор 13, первые выводы которых подключены к выходу фазорасщепител  2, а вторые  вл ютс  вторым вы ходом блока 3 компенсации и соединены с инвертирующим входом дифференциального усилител  4.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает на

пр жение заданной частоты, которое подаетс  на вход фазорасщепител  2, вырабатывающего квадратурные напр жени , сдвинутые по фазе на 90°. Эти напр жени  подаютс  на опорные входы каналов измерени  активной 6 и реактивной 7 составл ющих комплексной проводимости. Кроме того, одно из них, фазовый сдвиг которого прин т за 0°, поступает на вход блока 3

5

0

5

компенсации, а с его выходов - на неинвертирующий и инвертирующий входы дифференциального усилител  4. Выходное напр жение дифференциального усилител  4 подаетс  на вход генератора 5 тока, управл емого напр жением, а выходной ток последнего через переключатель 8 - на двухэлектродный датчик 9 с исследуемым образцом горной породы. Ток, протекающий через измер емый образец, создает падение

0 напр жени , которое поступает на инвертирующий вход дифференциального усилител  4, замыка  цепь отрицательной обратной св зи данного усилител . Выходное напр жение дифференциального усилител  4 поступает на сигнальные входы каналов измерени  активной 6 и реактивной 7 составл ющих, где измер ютс  и регистрируютс  активна  и реактивна  составл ющие комплексной проводимости измер емого образца.

Входной сигнал блока 3 компенсации поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилител  4 через аттенюатор 11, а на инвертирующий вход того же усилител  4 - через параллельно соединенные компенсирующие резистор 12 и конденсатор 13.

Соста.вл   систему из двух уравнений, где первое описывает баланс токов на инвертирующем входе дифференциального усилител , а второе св зывает входные выходные напр жени  данного усилител , имеем:

5

0

5

5

0

где е- выходное напр жение фазорасщепител  2;

S -крутизна генератора 5 тока по входному напр жению; Uo -напр жение на инвертирующем входе

усилител  4;

UBUX-напр жение на выходе дифференциального усилител  4; Ki -коэффициент передачи аттенюатора 11;

К -коэффициент усилени  дифференциального усилител  4;

Zx - сопротивление измер емого образца; Zk - компенсирующее сопротивление, равное параллельному сопротивлению резистора 12 и конденсатора 13; Zn - паразитное сопротивление, включенное параллельно измер емому и равное параллельному соединению входных емкости и сопротивлени  дифференциального усилител  4 по инвертирующему входу, выходного сопротивлени  генератора 5 тока, собственной емкости датчика 9 и соедините/(ьных проводов.

Наход  значение выходного напр жени  дифференциального усилител  4, имеем

е

K,/z, + (Sl + ,.-1

ZnZ(

s H-T(T -T -T-к Zx z« ZK

При выборе

7 - LZ - n с

K ; Zfl Ujb iоследнее выражение приводитс  к виду еК.1

и

6ЫХ

S Zx

1 +

1

S К z

Если интерпретаци  результатов производитс  по упрощениой формуле

и- .,J

ь z

то систематическа  погрешность не будет превышать

б

S-K- Z,

Учитыва , что коэффициент передачи измерительного преобразовател  равен

„ и выхKI

Кд

еS Zx

и выбираетс  обычно в пределах 0,, то дл  величины погрешностей можно записать

б - .

K-KI

Таким образом, при /К/ 200-300, что легко достижимо при использовании современных операционных усилителей в качестве дифференциального усилител  4, величина погрешности измерений не превышает

б 1%.

Коэффициент передачи аттенюатора 11 фиксирован, уфстанавливаетс  при настройке прибора и в процессе работы не измен етс . Дл  подбора величин компенсирую- Ш.ИХ резистора 12 и конденсатора 13 к выходу генератора 5 тока переключателем 8 подключаетс  эталонное сопротивление 10 и регулировкой резистора 12 и конденсатора 13

добиваютс  необходимых показаний в каналах активной б и реактивной 7 составл ющих . Величины эталонных резистора и конденсатора выбираютс  вблизи высокоом- ного предела измерений.

Claims (2)

1.Измеритель электрических свойств горных пород и руд, содержащий последо0 вательно соединенные задающий генератор и фазорасщепитель, каналы измерени  активной и реактивной составл ющих, опорные входы которых подключены к выходам фа- зорасщепител , двухэлектродный, датчик с из5 мер емым образцом, генератор тока и дифференциальный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходом генератора тока, а выход - с сигнальными входами каналов измерени  активной и реактивной составл ющих, отличающийс  тем,

0 что, с целью повышени  точности измерений за счет исключени  вли ни  паразитного комплексного сопротивлени , подключенного параллельно измер емому образцу , в него дополнительно введены комплексное эталонное сопротивление, переключатель и блок компенсации, вход которого подключен к одному из выходов фа- зорасщепител , а первый и второй выходы соответственно - к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциальноQ го усилител , при этом один из выводов комплексного эталонного сопротивлени  заземлен , вход переключател  подключен к выходу генератора тока, а выходы переключател  - к выводу комплексного эталонного сопротивлени  и к электроду дат чика, причем выход дифференциального усилител  подключен к входу генератора тока.

2.Измеритель по п. 1, отличаюш,ийс  тем, что блок компенсации, содержит атте0 нюатор, вход которого  вл етс  входом блока компенсации, а его выход  вл етс  первым выходом блока компенсации, и параллельно соединенные переменные компенсирующие резисторы и конденсатор, первые вы5

45

воды которых подключены к входу аттенюатора , а вторые  вл ютс  вторым выходом блока компенсации.