Лабораторный электроразведочный измеритель сигналов

 

Союз Советски к

Социвпистическин

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 15. 04. 80(21) 2911909/18-25 с присоединением заявки,%— (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 V 1/40/l

G О1 У 3/06//

G 01 и 27/04

1еаударстаенный квинтет

СССР но делам нзобретеннй н отерытнй

Опубликовано 15. 12. 81. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 17. 12. 81 (53) УДК 550. .837(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Ф. Гордеева и Л.А. Защинский н - ") -" (71) Заявитель Институт химии нефти Сибирского отделения АН (54) ЛАБОРАТОРНЬП! ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНЫЙ

ИЗ!ЕРИТЕЛЬ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к геофизическим методам поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и может применяться при лабораторных определениях интенсивности проявления сейсмоэлектри еских эффектов Х и II рода

5 в грунтах.

Известны устройства для- наблюдения сейсмоэлектрических эффектов в лабораторных и полевых условиях, ра10 ботающие в режимах импульсного и периодического возбуждения механических колебаний в горных породах, порождающих сейсмоэлектрические эффекты 1 и Il рода а также пьезоэлектриЪ !

5 ческие эффекты. Они включают источник механических колебаний и электроды, контактирующие с исследуемой средой — грунт в естественном залегании или образец горных пород, помещаемых в ячейку для лабораторных иссредований, Приборы, работающие в импульсном режиме возбуждения колебаний, могут применяться как в лабораторных, так и в полевых условиях. При импульсном возбуждении различают пьезоэлектрический и сейсмоэлектри» ческий эффекты ? и II рода по времени их проявления, характерным частотам, присущим пьезоэлектрическим и электрокинетическим сигналам, а также при выделении эффекта I рода, связанного с электрокинетическими процессами на поверхности электродов, путем изменения их местоположения относительно источника колебаний. При гармоническом возбуждении в лабораторной практике пьезоэлектрический эффект выделяют в суммарном электрическом поле, основываясь на представленных о минералогичес- . ком составе образца. В случае использования рыхлых горных пород, характе:ризующихся беспорядочной структурой минералов-пьезоэлектриков, пьезоэлектрический эффект не проявляется, а . разделению подлежат только сейсмо, электрические эффекты I u II рода.

8903

20

Это разделение делают, применяя в качестве материала для изготовления электродов металлы и полупроводники, на специально обработанных поверхностях которых электрокинетичес5 кие явления, порождающие сейсмоэлектрический эффект 1 рода, проявляются слабо. Качество разделения эффектов и TE рода зависит от степени подавления эффекта T рода,,что должно конт- 1О ролироваться в процессе каждого измерения, желательно непрерывно 11.

Известно также устройство, использующееся для измерений в рыхлых грунтах, содержащее "водонепроницаемую ячейку", заполненную образцом анализируемой почвы, и два электрода, не вступающие в химические реакции с солями и кислотами, которые имеются в анализируемой почве. Эти электроды помещены в ту часть ячейки, в которой находится образец почвы, и могут быть соединены с внешней цепью. Измерения электрических сигналов в этом устройстве производятся по мостовой схеме, которая снабжена источником тока f = 1,S-10 кГц для измерения сопротивления образца. При использовании для наблюдений сейсмоэлектрических эффектов прототип может

30 быть соединен с устройством для возбуждения механических колебаний, а внешнее напряжение, питающее образец через мостовую схему, может быть отключено или использовано при наблюдении стимулированного сейсмоэлектрического эффекта (2g, Недостатком устройств с импульсным возбуждением, используемых в полевой практике, не позволяющим эффективно применять их при лабораторных исследованиях, является отсутствие водонепроницаемой ячейки с контейнером для образца, опрокидывающ1ыся при помещении и извлечении из него образца рыхлого грунта и устанавливающегося в положение., удобное для выполнения этих операций.

Недостатками известного устройства, как и всех известных лабораторных устройств, работающих в гармоническом режиме возбуждения, являются необходимость специального подбора материала для электродов, их периодической поверхностной обработке, трудоемкого контроля устранения сейс- 55 моэлектрического эсЯекта для каждого из электродов и ненадежность разделения сейсмоэлектрических эффектов 1

21 4 и TT рода в случае, если этот контроль не ведется непрерывно. Производительность устройств является низкой из-за необходимости частого контроля и обработки электродов, а качество разделения эффектов снижается, если контроль не ведется непре.рывно или обработка поверхности электродов производится редко.

Цель изобретения — повышение производительности труда и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в лабораторный электроразведочный измеритель сигналов, содержащий контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов, в которую помещены ( три электрода, средний из которых размещен между двумя крайними, излучатель механических колебаний, подключенные к электроизмерительной схе-. ме, содержащей генераторы сигналов импульсной и гармонической формы, усилитель, к выходу которого параллельно подключены вольтметр, частотомер и многоканальный осциллограф, а так— же тензометрическую схему уплотнения образца, размещенную в торце контейнера, дополнительно введен коммутатор, одна группа контактов которого обеспечивает поочередное подсоединение крайнего электрода излучения к генераторам сигналов импульсной и гармонической формы, а другая группа контактов — поочередное переключение среднего и другого крайнего измерительно- го электрода ко входу усилителя, при этом к электроду излучения подсоединен излучатель механических колебаний.

Контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов выполнен поворотным вокруг горизонтальной оси.

Средний электрод имеет форму охранного кольца.

Детали корпуса ячейки изготовляются из стали, желательно марки-5, верхние и нижние электроды и охранное кольцо изготавливаются из электролитической меди.

Пьезоэлектрический источник изготовляют из кристалла сегнетовой соли кубической формы с серебрением горизонтальных граней, к которому прикладывается возбуждающее напряжение. При замене пьезоэлектрического источника магнитострикционным корпус последнего изготавливается из плексиглаза, ферритовые стержни с возбуждающей об10

20

2$

30.

SS

5 8 моткой помещают в просверленные в нем по вертикали цилиндрические гнезда и заливают эпоксидной смолой. Поглотитель для исключения распространения механических колебаний выполняется из пенопласта. Уплотняющие кольца — из листовой резины.

На фиг. 1 изображена механическая конструкция измерителя; на фиг. 2— блок-схема устройства.

Устройство содержит стойки I„ прижимной винт 2, держатель-фиксатор 3, крьппку 4 поглотителя, корпус 5 поглотителя, направляющие шпильки 6, крьппку 7.поглотителя, корпус 8 системы, в котором размещают излучатель и образец, изолятор 9, шпильки 10, стопорный болт 11, резиновый уплотнитель 12, крышку 13 корпуса, электрод 14 излучателя, заземляющий электрод 15, измерительный электрод 1б, тензометрическую схему 17 уплотнения образца, основание 18, прокладку 19, поглотитель 20, охранное кольцо 21.

Блок-схема устройства (см. фиг.21 содержит охранное кольцо 21 генератор 2 гармонических колебаний, генератор 23 импульсов, излучатель 24, заземляющий электрод 25, образец 2б, микроамперметр 27, усилитель 28, вольтметр 29, частотомер 30, 5-и лучевой осциллограф 31.

На фиг. 2 обозначено: К„ и К ключи коммутатора, Р— направление нагрузки.

Работа устройства осуществляется следуюцим образом.

После сборки ячейки подключают электроды, измерительную схему, источник и тензометр к ключам коммутатора.

Ослабляют винт 2, снимают крышку

13, наклоняют корпус контейнера в положение, удобное для размещения образца, вынимают верхний электрод, помещают образец в контейнер, закрывают образец верхним электродом, одевают крышку с верхним уплотняющим кольцом, устанавливают контейнер в вертикальное положение, закрепляют контейнер винтом при слабой затяжке, вращая винт, стрелку индикатора выводят на риску шкалы, соответствующей нормальному уплотнению образца, подают пакетным переключателем рабочее напряжение на электрические схемьустройства, последовательно реализуют с помощью пакетного переключателя схемы измерения и измеряют в каждой из

90321 6 них амплитуду синусоидального сигнала, его частоту и сдвиг фазы относительно напряжения, питающего генератор возбуждения механических колебаний, на экранах 5-ти лучевого осциллографа, который по амплитуде калибруется вольтметром 29, по частотечастотомером 30.

Для извлечения образца обесточивают электрические цепи устройства, ослабляют винт, наклоняют корпус контейнера в положение, удобное для извлечения образца, и изымают его из камеры контейнера. Промывают при необходимости верхний электрод и камеру водой, после чего в контейнер за- гружают следующий образец. Длительность измерения при выдержке его под рабочим давлением в течение 10 мин в целом не превьппает 20 мин.

Данное устройство в отличие от известного обеспечивает возможность в профилактическом разборе и чистке электродов не чаще одного раза после пяти смен работы. Разделение эффектов с погрешностями определения амплитуды сейсмоэлектрического эффекта Tl рода не более 10Х достигается при ее отношении к определяемой, независимо в каждом измерении, амплитуде эф" фекта T рода не меньшем, чем 10: 1 °

Формула изобретения

1. Лабораторный электрораэведочный измеритель сигналов, содержащий контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов, в которую помещены три электрода, средний из которых размещен между двумя крайними, излучатель механических колебаний, подключенные к электроизмерительной схеме, содержащей генераторы сигналов импульсной и гармонической йормы, усилитель, к выходу которого параллельно подключены вольтметр, частотомер и многоканальный осциллограф, а также тензометрическую схему уплотнения образца, размещенную в торце контейнера, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности труда и точности измерений, он дополнительно содержит коммутатор, одна группа контактов которого обеспечивает поочередное подсоединение крайнего электрода излучения к генераторам сигна,лов импульсной и гармонической формы, 7 ,а другая группа контактов — поочередное переключение среднего и другого крайнего измерительного элек.трода ко входу усилителя, при этом к электроду излучения подсоединен излучатель механических колебаний.

2. Измеритель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что контейнер с водонепроницаемой ячейкой для образцов выполнен поворотным вокруг горизонтальной оси.

890321

3. Измеритель по п. 1, о т— л и ч а ю щ и Й с я тем, что средний электрод имеет форму охранного кольца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. I:îíäðàøåâ С.H. Пьезоэлектрический метод разведки. И., "Недра", 1980, с. 3-5.

1о 2. Заявка 0111А Р B 079099 кл. 324-13, 1976 (прототип).

890321

Составитель Л. Воскобойников

Редактор 1Х Петрушко Техред Л.Пекарь 1<орректор Г. НазаРова

Заказ 10985/75 Тирам 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва И1-35 Рауиская наб.>д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4