Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

С.М. Простов Изучение конструкции и исследование характеристик индукционного датчика геоконтроля

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
19.08.2013
Размер:
291.09 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра теоретической и геотехнической механики

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИНДУКЦИОННОГО ДАТЧИКА ГЕОКОНТРОЛЯ

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Геоэлектрический контроль массива горных пород"

для студентов специальности 070600 "Физические процессы горного производства"

Составители С.М. Простов Е.А. Мальцев

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 15 от 12.05.03

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 070600 Протокол № 12 от 12.05.03

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2003

1

1. Цель работы – изучение принципа работы, устройства и характеристик аппаратуры индукционного каротажа с помощью экспериментального кольцевого интегратора.

2. Теоретические положения

Аппаратура индукционного каротажа (ИК) в простейшем случае включает две катушки: генераторную (ГК) и приемную (ПК) (рис. 1, а), размеры катушек малы по сравнению с расстоянием между ними. Генераторную катушку подключают к источнику Г напряжения частотой

20-200 кГц. При протекании по ГК переменного тока I создается переменное магнитное поле, индуцирующее в окружающем исследуемом материале вихревые токи. Вихревые токи в свою очередь создают вторичное магнитное поле. Прямое и вторичное переменные поля индуцируют в ПК ЭДС.

а

z

б

 

 

Г I

ГК

ГК

Г

БП

 

i

УК M

 

 

pV

ПК

ПК

У

И

 

Рис. 1. Общее устройство (а) и функциональная блок-схема аппаратуры ИК (б):

Г – генератор; БП – блок питания; ГК, ПК – генераторная и приемная катушки; УК – устройство компенсации; М – исследуемый материал; У – усилитель; И – индикатор

Структурная схема аппаратуры ИК включает кроме ГК и ПК блок питания БП, генератор Г, усилитель У, индикатор И и устройство компенсации УК (рис. 1, б). Генератор вырабатывает переменное напряжение, питающее ГК, усилитель усиливает ЭДС, индуцируемую в ПК, до уровня, необходимого для регистрации сигнала. Кроме ПК и ГК аппаратура ИК включает устройство компенсации УК, служащее для авто-

2

матической отстройки от ЭДС прямого поля и представляющее собой дополнительную катушку, помещенную между ГК и ПК, включенную встречно прямому сигналу в цепь ГК или ПК, либо специальные цепи в электронном блоке.

Основой практического применения индукционного каротажа является изучение зависимости измеряемого электромагнитного поля от распределения электропроводности среды, окружающей аппаратуру ИК.

При решении задач теории ИК исходят из общих уравнений электродинамики. При индукционном каротаже применяются поля, частота которых не превышает 200 кГц, а проводимость исследуемых пород велика, что вполне допускает ограничение квазистационарным приближением, при котором не учитывают токи смещения. Гармонически изменяющееся электромагнитное поле описывается уравнениями Максвелла :

 

 

rot

 

 

=

E

;

 

 

(1)

H

 

 

 

 

 

 

 

ρ

 

rot

 

= −µ

d

H

 

= iωµ

 

,

(2)

E

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

где Н и Е – напряженности магнитного и электрического полей соответственно; ρ – удельное электросопротивление среды; µ – магнитная проницаемость среды; ω = 2πf – круговая частота; f – рабочая частота.

Решение уравнений (1) и (2) дает следующее решение для действующего значения ЭДС ПК в комплексной форме:

E =

1

iωµ nгSгnпSпIeikl (1 ikl) ,

(3)

2πl3

 

 

 

где l – база зонда (расстояние между ГК и ПК); nг, nп – число витков, соответственно, ГК и ПК; Sг, Sп – площадь сечения, соответственно, ГК и ПК; I – действующее значение тока ГК; k – волновое число среды:

k = iωµρ1 .

Для анализа в (3) вводят величину толщины скин-слоя δ, которая физически соответствует расстоянию, на котором ослабление напряженности поля в среде равно e:

δ =

1

=

 

2ρ

.

(4)

Re(ik)

 

 

 

ωµ

 

При практической реализации индукционной аппаратуры можно

3

измерять как активную составляющую Еа, находящуюся в противофазе с током I , так и реактивную Е р, опережающую I на угол π/2, и модуль полной ЭДС Е . Относительные величины этих составляющих можно

получить, выделяя, соответственно, мнимую, действительную часть и модуль комплексного числа:

 

Ea

 

l

1+

l

sin

 

l

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

 

 

l

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e

 

δ

 

 

 

 

 

cos

 

 

 

Eп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l

 

 

 

δ

 

δ

 

 

 

 

δ

 

 

 

 

δ

 

E р

 

= e

 

1+

l

 

cos

l

 

 

+

l

 

sin

l

;

 

δ

 

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eп

 

 

 

 

 

l

 

δ

 

δ

 

 

 

 

 

δ

 

 

 

δ

 

 

 

 

Е

 

 

 

 

 

 

 

 

l 2

 

 

 

 

l 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e

 

 

δ

1 +

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eп

 

 

 

 

 

 

δ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Еп – сигнал прямой связи ГК и ПК:

Еп = l 3 fµnгSгnпSпI .

На рис. 2 зависимости составляющих ЭДС приемной катушки от безразмерного параметра lδ представлены в графической форме. Все рассматриваемые компоненты ЭДС зависят от параметров среды и могут быть использованы для их определения.

Е

Еп

1

0,75 2 3

0,5

1

0,25

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

-0,25

1

2

3

4

5

l

0

 

 

 

 

 

 

δ

Рис. 2. Зависимости составляющих полезного сигнала от lδ : 1 – Еа/ Еп, 2 – Ер/ Еп, 3 – Е / Еп

С учетом (4) из графиков на рис. 2 следует, что характер изменения составляющих полезного сигнала имеет принципиальные различия:

4

- активная составляющая Еа с ростом электропроводности моно-

тонно возрастает на интервале 0 δl 1,6, а затем убывает до нуля и по-

падает в область отрицательных значений; - реактивная составляющая Ер монотонно убывает на интервале

0 δl 2,8, достигая максимального отрицательного значения, а затем

убывает до нуля; - модуль полезного сигнала Е монотонно убывает на всем диапа-

зоне изменения lδ .

Диапазоны монотонного изменения составляющих сигнала различны: наибольший диапазон изменения удельного сопротивления ρ соответствует параметру Е , наименьший – Еа, средний – Ер. Крутиз-

на графиков, определяющая чувствительность метода к изменениям δ, существенно не отличается в пределах указанных диапазонов.

Основные теоретические зависимости ИК (5) могут быть представлены путем разложения в степенной ряд.

В частности, для составляющей Еа, можно записать:

Ea Eп

l 2

π

nгsгnпsпIf

2 µ2

= К

µ2

,

(6)

 

 

=

l

 

 

 

δ

2

 

ρ

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где К – постоянная зонда, определяемая только конструктивными параметрами аппаратуры.

Из (6) следует, что величина активной составляющей полезного сигнала Еа пропорциональна удельной магнитной проницаемости µ и

электропроводности 1/ρ среды. При измерении реактивной составляющей Ер и полной ЭДС Е выбором соответствующего режима работы

устройства компенсации и сменой полярности сигнала на выходе измерительного устройства можно получить характеристику, аналогичную

Еа(δ).

Для составляющих Ер и Е первые слагаемые указанного выше

разложения в ряд содержат параметр lδ в более высокой степени. Например:

E

E

11 l

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

п

 

 

 

 

,

(7)

 

2 δ

4

 

 

 

 

 

 

5

поэтому реализация измерений этих составляющих обеспечивает большую чувствительность к магнитной проницаемости среды.

Таким образом, измеряя полезный сигнал ИК Е, можно судить об изменении электромагнитных свойств массива горных пород. В случае немагнитных пород Е зависит только от электросопротивления среды ρ. Поскольку величина ρ взаимосвязана с пористостью, трещиноватостью, степенью влагонасыщенности, вещественным составом, упругими деформациями, метод ИК применяют в геомеханике для контроля изменений минерального состава руд, оценки напряженнодеформированного состояния рудного массива, диагностики влагонасыщенных зон, контроля процессов инъекционного укрепления пород и грунтов.

3. Содержание работы

3.1.Изучение конструкции индукционного датчика и установки для лабораторных исследований его характеристик (2 часа).

3.2.Проведение испытаний для определения осевой и радиальной характеристик, тарировочной зависимости, изменения сигнала при пересечении зон с аномальной проводимостью (6 часов).

3.3. Обработка, оформление и анализ результатов испытаний

(2 часа).

Общая продолжительность выполнения лабораторной работы 10 часов.

4.Описание конструкции индукционного датчика и установки для лабораторных исследований его характеристик

Индукционный датчик представляет скважинное устройство для бесконтактного измерения удельного электросопротивления немагнитных горных пород, реализующее теоретические предпосылки, изложенные в п. 2.

Функциональная схема устройства приведена на рис. 3. Постоянное напряжение электропитания поступает с блока аккумуляторов БА. При разряде аккумуляторов напряжение питания Uа может изменяться с 15 до 11 В. Стабилизатор напряжения С обеспечивает питание усилителя У стабилизированным напряжением UC = 9 В. Фильтр предназначен для сглаживания пульсаций напряжений питания, возникающих при работе генераторного тракта.

6

Ua

11-15 Вt БА

Uc U

С

 

9 В

t

 

Ф

7 В

t

ГИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UH

 

4 10

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

В

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

ПК

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Еу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

Ф2

 

 

t

 

UГ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uсин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 10

 

 

 

с

ФД

 

 

 

 

 

 

t

 

М

 

 

 

 

 

t

ГК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е'а

Еа

t t

ВПУИ

Рис. 3. Функциональная схема резонансно-индукционного импульсного датчика:

БА – блок аккумуляторов; С – стабилизатор напряжения; Ф – фильтр; ГИ – генератор импульсов; Г – генератор переменного напряжения; ГК – генераторная катушка; ПК – приемная катушка; М – массив; У – усилитель напряжений; ФД – фазовый детектор; ВП – выходной повторитель; УИ – устройство индикации

Генератор импульсов ГИ вырабатывает одиночные импульсы UН длительностью 400 мкc с частотой 20 Гц. Генератор Г в течение импульса питания генерирует прямоугольное напряжение синхронизации Uсин частотой 50 кГц, а также синусоидальное напряжение UГ той же частоты, которое через последовательный резонансный контур подает-

7

ся на включенные последовательно встречно генераторную ГК и компенсационную КК катушки. Суммарное переменнoe магнитное поле Ф1 катушек ГК и КК зондирует исследуемый участок массива, прилегающий к датчику. Вихревые токи, индуцируют вторичное магнитное поле, поток которого Ф2 улавливается приемной катушкой ПК. Полезный сигнал Е, наводимый в приемной катушке, поступает на усилитель У. Усиленный импульс сигнала Еу поступает на вход фазового детектора ФД, где он выпрямляется в фазе с напряжением синхронизации Uсин. Продетектированный и отфильтрованный сигнал Еапредставляет со-

бой постоянное напряжение. После усиления по току на выходе повторителя ВП формируется выходной сигнал индукционного датчика Еа, который является функцией эффективного удельного электросопротивления ρ исследуемой среды, и по соединительному кабелю передается на устройство индикации УИ.

Блочная электрическая схема резонансно-индукционного импульсного датчика (рис. 4) включает следующие основные блоки: блок катушек Б1; стабилизированный блок питающих напряжений Б2; генераторный тракт Б3; измерительный тракт Б4; блок аккумуляторов Б5.

1

 

ген.кат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ком.кат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L 1.2

Б1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

пр.кат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L 1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

общий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 синхр.1

2 синхр.2

3 ком.кат

4 ген.кат

5 +9 В

6 общий

1 общий

2 +9 В

3

4+13 В

5общий

Б3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X4.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выход + 1

 

 

 

 

1

выход +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выход -

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

выход -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б4

синхр.1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X5.1

 

синхр.2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пр.кат

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

общий

Б5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+9 В

6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

+13 В

Б2

общий

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4. Блочная электрическая схема резонансно-индукционного импульсного датчика

8

Блок катушек Б1 содержит генераторную L1.1, компенсационную L1.2 и приемную L1.3 катушки, причем первые две из них соединены последовательно встречно.

Генераторный тракт Б3 (рис. 5) выполнен на интегральных микросхемах. На элементах Д1.1-2, R1-R2, С1 собран задающий генератор с длительностью импульсов 0,4 мс, на элементах D1.3-1.4, С2, С3 – симметричный мультивибратор с рабочей частотой f = 50 кГц, на транзисторах V4-V6 – усилитель мощности.

8 D1.3

9 & 10

 

R1

R2

 

V1

C2

 

C1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

D1.1

5

D1.2

V2

12 D1.4 C3

& 3

 

& 4

2

6

 

 

13

& 11

V3

 

 

 

 

 

Cр*

 

V4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Синхр.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Синхр.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Ком.кат.

 

 

 

 

 

V5

 

 

 

 

 

 

 

4 Ген.кат.

 

 

5

+ 9 В

 

 

 

V6

 

 

 

 

6

Общий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5. Принципиальная электрическая схема генераторного тракта

Схема измерительного тракта разработана на интегральных микросхемах серии К548УН1, которые представляют собой двухканальные малошумящие операционные усилители для предварительного усиления сигналов частотой до 1 МГц для использования в измерительной аппаратуре (анализаторы спектра, измерители нелинейных искажений, широкополосные усилители). Микросхема имеет встроенный стабилизатор напряжения, внутреннюю частотную коррекцию, защиту от короткого замыкания.

Схема измерительного тракта на рис. 6 включает в себя усилитель напряжения, выполненный на операционных усилителях А1, А2, причем в усилителе применена глубокая отрицательная обратная связь, а выходные транзисторы V1, V2 не имеют начального смещения, что обеспечивает отсутствие искажения сигнала и минимальный уровень шумов.

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R11-12

Выход- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C3

 

 

 

 

 

 

 

 

C7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выход+

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V1,2 R9-10

 

 

 

 

 

 

 

 

C10

 

 

 

 

 

 

 

C1

 

А1

 

 

C5

 

А2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Синхр.1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C9

 

 

2

5

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Синхр.2 4

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

3

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пр.кат.1 5

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 9 В

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А3

 

1

 

4 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общий

 

 

R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R13

 

 

 

R14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2

 

R3*R4

 

 

 

 

 

 

R5

 

R6

 

 

 

 

 

 

R8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C6

 

 

 

 

 

C8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема измерительного тракта Б4

Основой конструкции индукционного датчика (рис. 7) является корпус с проточками и хвостовиком 5, соединительный кабель с вилкой 9. В проточки корпуса помещены главные катушки 3, 8, залитые слоем термореактивного компаунда 2. Внутрь корпуса помещены блок аккумуляторов 4 и плата электронных схем 6 питающего блока Б2, генераторного Б3 и приемного Б4 трактов, соединяемые электрически внутренним разъемом.

1

2

3

4

5

6

7

8

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

1

4

М

 

675

Рис. 7. Конструкция индукционного датчика:

1 – винты крепления блока аккумуляторов; 2 – слой термореактивного компаунда; 3 – катушка приемная; 4 – блок аккумуляторов; 5 – корпус с проточками и хвостовиком; 6 – плата электронной схемы; 7 – пробка; 8 – катушка генераторная; 9 – внешний разъем

Винтами 1 все элементы датчика соединяются в жесткую конструкцию. Датчик полностью автономен и влагоизолирован, органом

Соседние файлы в предмете Строительство. Строительные конструкции