CN1025758C - 岩石介电常教自动测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明是岩石介电常数自动测量系统，它由微波扫频信号源1，隔离器2、传感器3、检波器4、接口电路5、A/D板9、微型计算机6组成，微型计算机6通过GPIB板8及GPIB总线10与微波扫频信号源1相联通，传感器3采用封闭且上盖32中心留孔的TM₀₁₀圆柱形谐振腔，其内的固体样品31为圆棍状，液体样品置于细管中。本发明在应用时不用考虑被测样品损耗大小和信号扫频范围即可快速、直观、准确、自动测出被测样品的复介电常数，而且显示结果直观，提高工作效率。能满足各单位研究岩石、溶液介电性质的需要，本系统同时具备单独测量谐振腔的谐振频率，三分贝带宽和品质因素的功能。

Description

本发明属于岩石物理测试技术领域，是一种岩石介电常数自动测量系统。

目前，对岩石物理测试的装置有多种，如专利号为CN90221147.1的便携式岩石试验实验时检测仪，就是由单片机控制的一种用于测量岩石的“岩体变形”和“岩体强度”的仪器。欧洲专利EP0325341公开了一种岩石介电常数测量设备，它是由信号源、微带传感器、直流的放大器、计算机组成。该设备采用微带作为检测的传感器，通过测量谐振频率附近信号幅度的平均值和变化率，然后进行查表计算出被测件的介电常数和损耗角，检测结果显示不够直观。其中计算机只是作为计算工具，不具控制功能，因而没有自动测量功能。另外，该系统所采用的是点频测量技术，而不是扫频测量，所使用的频率较高，因而探测深度浅，只能探测出岩石表面附近的影响，反映不出岩石内部复杂结构的总体效应。由上可以看出，上述设备均不能实现岩石、溶液介电常数的自动测量，在现有技术中也未出现过自动测量岩石、溶液介电常数的设备。

本发明的目的是提供一种能准确地对不同频率范围，不同损耗的岩石、溶液的介电常数进行自动测量，检测结果显示直观的岩石介电常数自动测量系统。

本发明附图说明如下：

图1为本发明的结构框图;

图2为本发明的TM₀₁₀圆柱形谐振腔结构示意图;

图3为岩石介电常数自动测量流程图;

图4为某岩石介电常数自动测量打印结果。

本发明是一种岩石介电常数自动测量系统，由微波扫频信号源1，隔离器2、传感器3、检波器4、接口电路5、A/D板9、微型计算机6组成，微型计算机6通过GPIB板8及GPIB总线10与微波扫频信号源1相联通。

传感器3采用封闭且上盖32中心留孔的TM₀₁₀圆柱形谐振腔，其内的固体样品31为圆棍状，液体样品置于细管中。

本发明在使用时不用考虑被测增品损耗大小和信号扫频范围问题即可快速、直观、准确、自动测出被测样品的复介电常数，显示结果直观，大大提高工作效率。能满足厂、矿、学校和科研单位对岩石、溶液介电性质研究的需要。另外，本系统同时具备单独测量谐振腔的谐振频率，三分贝带宽和品质因素的功能。

以下结合附图说明实现本发明的一种最佳方案，岩石介电常数自动测量系统，主要由微波扫频信号源1，隔离器2、传感器3、检波器4、接口电路5、A/D板9、微型计算机6等组成，微型计算机6可使用COMPAQ386或IBM等兼容型机，微机通过GPIB板8及GPIB总线10与微波扫频信号源1相联通，信号源1选用型号HP8660C，系统通过测量变频段信号的预采集，搜索谐振峰所在频段范围，自动给定扫频信号的频段。GPIB板采用型号为DS-GPIB。根据测量信号的电平落在某个范围来确定输出发射电平。微波扫频信号源1按系统控制命令要求的扫频频段和输 出电平发射扫频信号。扫频信号经隔离器2送TM₀₁₀圆柱形谐振腔3，隔离器2的作用是防止微波反射信号影响扫频信号源1的输出幅度和频率，隔离器2的型号是GLL-IB型。TM₀₁₀圆柱形谐振腔3作为系统的传感器，它由金属上盖32、圆筒33、底盖35和电缆34构成的密封腔，其上盖32中心留孔以便加载样品31，其内的固体样品31为圆棍状，如果是液体样品可置于与固体样品31型状相同的细管中，谐振腔的输出信号经检波器4（型号TJ8-2晶体式）的检波进入接口电路5放大和滤掉干扰波后得到谐振曲线。波形信号经A/D板9（型号KL-ADC6）量化采样后送微机6进行处理、计算求解腔内电磁场的波动方程从而导出谐振曲线和介电常数值，由显示器或打印机7输出，结果清晰直观（参见图4）。

图3为岩石介电常数自动测量流程图，也是本发明的系统软件的程序框图。软件用Quick    BASIC语言与汇编语言混合编制而成。微型计算机是整个系统的核心，在系统软件的支持下，微机承担了整个系统的实时控制，信号采集、数据处理，计算以及输出结果等功能。测量结果可以以数据、图形等多种形式输出。系统测量开始首先进行系统初始化，并开设六个中断服务功能。接着人机对话选择测量项或退出。测量项包括测量空腔和加载腔。当选择退出时，测量结束。当选择测量项时，系统进入确定信号扫频频段，可由人机对话给定，也可由系统自动搜索确定。确定好扫频频段后系统开始信号采集，采得的信号是一个谐振曲线，经过信号预处理，估算出有关信号信息的一些参数，根据这些参数进行信号鉴别和信号电平判断。若所得信号为假，则系统返回选择测量项或退出处进行重新选择，若所得信号为真，但电平不合适，则重新设置扫频信号输出电平，并转至信号采集处进行重新测量。当所测的信号为真且电平合适时，则根据信号预处理所得的参数进行信号处理。信号处理包括信号的数字滤波和谐振频率、品质因素的求取。接着判断是测空腔还是加载腔，若是测量加载腔则还要计算介电常数，然后和测量空腔一样输出结果。测量结果的输出包括数据文本格式和测量曲线图形等多种方式输出。

另外，在测量过程中开设的六个中断服务功能是为用户提供的，它们使得该系统的功能更加完善，并增加了系统软件的灵活性和可移植性。用户通过这些中断服务功能，可进行扫频信号输出电平的人为设置、A/D板口地址及数据采集通道的选择、测量曲线的移动显示以及测量系统的重新刻度等。

Claims (1)

1、一种岩石介电常数自动测量系统，由微波扫频信号源(1)，隔离器(2)、传感器(3)、检波器(4)、接口电路(5)、A/D板(9)、微型计算机(6)、GPIB板(8)组成，微波扫频信号源(1)按系统控制命令要求的扫频频段和输出电平发射扫频信号，扫频信号经隔离器(2)送形谐振腔(3)，隔离器(2)的作用是防止微波反射信号影响扫频信号源(1)的输出幅度和频率，谐振腔(3)的输出信号经检波器(4)的检波进入接口电路(5)放大和滤掉干扰波后得到谐振曲线，波形信号经A/D板(9)量化采样后送微机(6)进行处理、计算求解腔内电磁场的波动方程从而导出谐振曲线和介电常数值，由显示器或打印机(7)输出，岩石介电常数自动测量系统特征在于：

a.在上述测量系统组合中，微型计算机(6)通过GPIB板(8)GPIB总线10与微波扫频信号源(1)相联通，微型计算机(6)通过测量变频段信号的预采集，搜索谐振峰所在频段范围，自动给定扫频信号的频段；

b.在上述测量系统组合中，传感器(3)采用封闭且上盖(32)中心留孔的TM₀₁₀圆柱形谐振腔，其内的固体样品(31)为圆棍状，液体样品置于细管中。