CS197842B1 - Zapojeni pro měřeni magnetické suspeptibility hornin - Google Patents

Abstract

Zapojení pro měření magnetické suaceptibility hornin je určeno pro přenosné geofyzikální přístroje. Měří susceptibilitu pomoci změny indukčnosti snímací cívky, vyvolané přiblíženým vzorkem horniny. Účelem vynálezu je umožnit matematické zpracování naměřených hodnot před jejich zobrazením na displeji. Snímací cívka (7) je připojena k měřicímu oscilátoru (6), spojenémpřes časovaoí čítač (5) a řídicí obvod (2) s vratným čítačem· Ma vstup vratného čítače je zapojen referenční stabilnl oscilátor (1) a na výetup číslicový displej (3). Zapojení je využitelné v oboru geofyziky při interpretaci anomálii zemského magnetického pole a v oboru petrografie při určováni druhů hornin.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin, jehož součásti je snímací cívka, ke které se při měření přibližuje vzorek horniny.

Magnetická susceptibilita je jednou ze základních fyzikálních vlastností charakteri. zujících horninu. Její znalost je nutná pro interpretaci anomálií zemského magnetického pole. Umožňuje určovat příbuzné druhy hornin, rozlišitelné jen podrobným petrografickým rozborem. Zjišiuje se pomocí přístrojů se snímací cívkou. Vzorek zkoumané horniny se přiblíží ke snímací cívce a měří se změna indukčnosti vyvolaná vzorkem horniny. Změna indukčnosti je mírou magnetické susceptibility horniny. Poněvadž změna indukčnosti může být vyvolána i rušivými vlivy, např. změnou teploty snímací cívky, je ve známých zapojeních a přístrojích pro měření susceptibility zařazena kromě snímací cívky také kompenzační cívka. Obě cívky jsou zapojeny do můstku a vystaveny stejnému působení rušivých vlivů, ale hornina se přibližuje pouze ke snímací cívce. Změny indukčnosti kompenzační cívky slouží ke kompenzaci změn indukčnosti vyvolaných rušivými vlivy ve snímací cívce.

Nevýhody dosud známých zapojení a přístrojů pro měření magnetické susceptibility hornin vyplývají z můstkového systému zapojení cívek. Elektrické parametry obou cívek musi být co nejméně rozdílné, což komplikuje výrobu i seřizování přístroje. Před přiblížením vzorku horniny ke snímací cívce musí být můstek vyvážen, většinou ve dvou složkách a po přiblížení vzorku ke snímací cívce se musí jeho vyvážení opakovat, často jinými ovládacími prvky. Ruční vyvažování je pracné a prodlužuje měřicí proces, automatické vyvažování je složité a tím i nákladné. Můstkové uspořádání vyžaduje několik pracovních rozsahů, což zvyšuje složitost přístroje a komplikuje měřici proces. I když vyvážením můstku před přiblížením vzorku se eliminuje vliv statické složky samovolných teplotních změn snímací a kompenzační cívky, automatické odstranění vlivu lineárně probíhající samovolné změny je obtížně proveditelné, a proto se u dosud známých přístrojů nevyskytuje.

G známých přenosných přístrojů pro měření magnetické susceptibility hornin tvoři snímací cívka sekundární vinutí fázového diskriminátoru, napájeného z krystalem řízeného oscilátoru. Porušená rovnováha diskriminátoru, vznikající po přiblížení snímací cívky k hornině, se obnovuje změnou kapacity kondenzátoru, připojeného paralelně ke snímací cívce. Na stupnici kondenzátoru se odečítá hodnota magnetické susceptibility horniny.

Obsluha těchto přístrojů je rovněž složitá a měřicí postup zdlouhavý. Při nulování přístroje a následném měření je třeba manipulovat dvěma ovládacími prvky, sledovat přitom ukazatel indikátoru a současně přidržovat přístroj v konstantní vzdálenosti ůd zkoumané horniny, což v terénu působí potíže. Nezvolil-li operátor správně měřicí rozsah, musí jej změnit a celý postup opakovat.

Složitá manipulace způsobuje relativně dlouhý časový interval mezi nulováním a vlastním měřením, během kterého působí na snímací cívku rušivé, přístrojem nekompenzované vlivy teplotních změn, zkreslující naměřené hodnoty magnetické susceptibility. Kromě toho ode197 842 čítáni naměřených hodnot na ručkovém indikátoru neni přesné.

Uvedené nevýhody odstraňuje zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že snímací cívka je připojena k měřicímu oscilátoru, spojenému přes časovači čitač a řidiči obvod s vratným čítačem, na jehož počitaoi vstup je zapojen referenční stabilni oscilátor a na jeho datový výstup číslicový displej, přitom řídicí obvod, s dvěma ovládacími vstupy, je s čítači spojen i nulovacimi výstupy a s vratným čítačem navíc blokovacim výstupem.

Rušivé vlivy, zejména nepříznivé působení teplotních změn na snímací cívku se omezí, když časovači čítač je spojen intervalovým výstupem s druhým ovládacím vstupem řídicího obvodu.

Výhody zapojení pro měřeni magnetické susceptibility hornin podle vynálezu se projevují v obsluze přístroje, v jeho přesnosti a ve zmenšení jeho velikosti a váhy. Tere'nní přistroj se zapojením podle vynálezu má pouze dva ovládací prvky, tlačítkové spínače a stabilni přístroj jen jeden spínač. Odpadají tu rozsahové přepínače, přitom dynamika přístroje je tak velká, že hodnoty magnetické susceptibility mohou být v rozmezí několika řádů měřeny na jednom rozsahu. Postup měřeni se zkrátí o dobu hledáni správného měřicího roz sáhu. Přístroj je lehčí, nebol neobsahuje kompenzační cívku, časový interval mezi nulováním a měřením je zkrácen na minimum, takže je podstatně omezen nepříznivý vliv. teplotních změn na snímací cívku. U stabilních, nepřenosných přístrojů je i takto omezený vliv teploty automaticky kompenzován. K odečítáni naměřených hodnot je přistroj vybaven číslicovým displejem, což také výrazně usnadňuje a zrychluje práci operátora. Zapojeni podle vynálezu umožňuje obsluhovat tere'nni přístroj pouze jednou rukou.

Konkrétní příklad zapojení je znázorněn na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je blokové schéma zapojení, vhodné pro přenosné přístroje a na obr. 2 blokové schéma zapojení vhodné pro stabilní, laboratorní přístroje.

Ústřední součásti zapojení pro měřeni magnetické susceptibility hornin podle vynálezu je vratný čítač 2, jehož datové výstupy 12 jsou připojeny na datové vstupy 13 číslicového displeje £ sloužícího ke zobrazení hodnot naměřené magnetické susceptibility. Počítací vstup £ vratného čítače £ J® připojen na pulsní výstup 14 referenčního stabilního oscilátoru 1 . Blokovací vstup 11 vratného čítače 2 je spojen β blokovacím výstupem 1£ řídicího obvodu 4 a jeho směrový vstup 9 se směrovým výstupem 15 řídicího obvodu 4 . První nulovací vstup 10 vratného čitače 2 je připojen na první nulovací výstup 16 řídicího obvodu 4, druhý nulovací výstup 21 řídioiho obvodu J je připojen na druhý nulovací vstup 22 časovucího čítače 5. Snímací cívka 7 je připojena k měřicímu oscilátoru 6, jehož signálový výstu$*25 je připojen na signálový vstup 24 časovacího Čítače 5* Časovaol výstup 23 časovacího čítače 5 je připojen na časovaoí v stup 20 řídicího obvodu 4.

197 842

U zapojení pro přenosné přístroje měření magnetické susceptibility hornin je řídicí obvod 4 spojen jednak prvním ovládacím vstupem 18 přes první spínač 27, jednak druhým ovládacím vstupem 19 přes druhý spínač 28 s napájecím zdrojem, na obr. nezakresleným.

Zapojení podle vynálezu, vhodné pro přenosné přístroje, pracuje v pěti taktech, které odpovídají pěti možným stavům řídicího obvodu 4. Uvedením zapojení podle vynálezu do činnosti se rozkmitá referenční stabilní oscilátor 1. i měřicí oscilátor 6 a kmitají, po dobu všech pěti taktů. Tím nastává výchozí prvý takt.

Vratný čítač 2 je zablokován blokovacím signálem, který je na blokovací vstup 11 přiváděn z blokovacího výstupu 17. Časovači čítač 5 je trvale nulován signálem, který se z druhého nulovacího výstupu 21 přivádí na druhý nulovací vstup 22.

Po přiblížení horniny ke snímací cívce 7 přivede se sepnutím prvního spínače 27 z napájecího zdroje, na obr. nezakresleného,první spouštěcí signál na první ovládací vstup 18. Řídicí obvod tím přejde do druhého taktu, během něhož vyšle řídicí obvod 4 na prvni nulovací vstup 10 puls, kterým se vynuluje vratný čítač 2. Signálem na směrovém výstupu 15 se nastaví vratný čítač 2 na přičítání. Druhý takt skončí automaticky a řídicí obvod 4 přejde do třetího taktu.

Ve třetím taktu zanikne blokovací signál přiváděný na blokovací vstup 11. Vratný čítač 2 přičítá pulsy přiváděné z krystalového oscilátoru 1 na počítací vstup 8. Současné zanikne nulovací signál přiváděný na druhý nulovací vstup 22 časovacího čítače 5. Časovači čítač 5 počítá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24. Po přičtení pevně stanoveného počtu pulsů časovači čítač 5 vyšle časovači signál na časovači vstup 20. Řídicí obvod tím přejde do čtvrtého taktu.

V průběhu čtvrtého taktu je na blokovacím výstupu 17 blokovací signál a vratný čítač 2 je tedy zablokován. Současně je na druhém nulovacím výstupu 21 druhý nulovací signál, kterým je nulován Časovači čítač 5. S příchodem čtvrtého taktu se změní stav směrového výstupu 15 řídicího obvodu 4, čímž je vratný čítač 2 přepnut na odečítáni. Během čtvrtého taktu se vzdálí hornina od snímací cívky 7, sepne se druhý snímač 28 a příchodem spouštěcího signálu na druhý ovládací vstup 19 přejde řídicí obvod 4 do pátého taktu.

Blokovací signál na blokovacím výstupu 17 zanikne a současně zanikne i druhý nulovácí signál na druhém nulovacím výstupu 21. Vratný čítač 2 odečítá pulsy přiváděné na počítací vstup 8. Časovači čítač 5 zvyšuje svůj stav. Po přičtení stejného počtu pulsů Jako během třetího taktu vznikne na časovacím výstupu 23 časovači signál, který způsobí přechod řídicího obvodu 4 do výchozího prvního taktu. Stav vratného čítače 2 zobrazený číslicovým displejem 3 určuje susceptibilitu měřené horniny.

197 842

Zapojeni podle předchozího popisu je vhodné zejména pro malé přenosné přístroje pro měření magnetické susceptibility hornin.

Pro přesnější laboratorní přístroje je vhodnější druhé varianta zapojeni podle vynálezu, viz obr. 2, s kompenzací i lineárně probíhající samovolné změny indukčností snímací cívky 7. V tomto zapojení je časovači čítač 5 epojen intervalovým výstupem 26 s druhým ovládacím vstupem 1£ řídicího obvodu 4. Zapojeni podle vynálezu pak pracuje ve třinácti taktech, které odpovídají třinácti možným stavům řídicího obvodu* Výchozí prvý takt nastává rozkmitáním referenčního stabilního oscilátoru 1 a měřicího oscilátoru 6, které kmitají bi% hem všech taktů. Časovači čítač 5 je nulován druhým nulovacím signálem přiváděným na druhý nulovací vstup 22. Vratný Čítač 2 je blokován blokovacím signálem přiváděným z blokovacího výstupu 17 na blokovací vstup 11. Do druhého taktu přejde zapojení podle vynálezu sepnutím prvého spínače 27 a přivedením prvního ovládacího signálu na první ovládací vstup 18. V tomto taktu vznikne na prvním nulovaoím výstupu 16 prvni nulovací signál, kterým se nuluje vrat ný čítač 2, Poněvadž na směrovém výstupu 15 není směrový signál, vratný čitač 2_ je nastaven na odečítáni, V třetím taktu přestane být vratný čítač 2 blokován blokovacím signálem na blokovacím vstupu 11 a odečítá proto pulsy přiváděné z pulsního výstupu 14, Současně zanikne druhý nulovací signál na druhém nulovacím vstupu 22 časovacího Čítače 5. Časovači čítač 5 proto počítá pulsy přiváděné ze signálovéhojvýstupu 25 na signálový vstup 24. Po přičteni předem stanoveného počtu pulsů vznikne na časovacím výstupu 23 časovači signál, kterým se řídicí obvod J převede do čtvrtého taktu. Blokovacím signálem přivedeným z blokovacího výstupu 17 na blokovací vstup 11 se zastaví čítání vratného čítače 2. Současně se vynuluje časovači čítač 5 druhým nulovacím signálem přivedeným na druhý nulovací vstup 22. V pátém taktu je vratný čítač £ zablokován blokovacím signálem přiváděným na blokovací vstup 11. Časovači čítač 5 však čítá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24. Během tohoto taktu je vložen vzorek horniny do snímací cívky 7. Po přičteni předem zvoleného počtu pulsů, který může být jiný než ve třetím taktu, vznikne na intervalovém výstupu 26 intervalový signál, který je přiveden na druhý ovládací vstup 18. Řídicí obvod 4 tímto signálem přejde do iestóho taktu.

Směrovým signálem přiváděným ze směrového v_ýstupu 15 na směrový vstup £ je vrateiý čítač £ nastaven na přičítáni. Časovači čítač 5 je nulován druhým nulovaoím signálem přiváděným na druhý nulovací vstup 22 z druhého nulovacího výstupu 21. V sedmém taktu přestane být vratný čítač £ nulován prvním nulovaoím signálem přiváděným na prvni nulovací vstup 10 a přičítá pulsy přiváděné z pulsního výstupu 14 na počítací vstup 8. Současně přestane být nulován i časovači čítač 5 druhým nulovacím signálem, který byl v šestém taktu přiváděn ha druhý nulovací vstup 22. Časovači Čitač 5 přičítá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24. Po přičtení stejného počtu pulzů jako ve třetím taktu vznikne na časovacím výstupu 23 časovači signál, kterým se řídicí obvod 4 převede do osmého taktu. Vratný čítač 2 je zablokován blokovacím signálem přiváděným na blokovací vstup 11, časovači čitač 5 je nulován druhým nulovacím signálem přiváděným na druhý nulovací vstup 22. Během devátého tak' tu přestane být vratný čítač 2 nulován nulovacím signálem přiváděným na první nulovací vstup

197 842 a přičítá pulsy přiváděné z pulsního výstupu 14 na počítací vstup 8. Současně přestane být nulován i časovači čítač 5 druhým nulovacím signálem, který byl v osmém taktu přiváděn na druhý nulovaoí vstup 22. Časovači čítač 5 přičítá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24. Po přičtení stejného počtu pulsů jako ve třetím taktu vznikne na časovaoim výstupu 23 Časovači signál,kterým se řidiči obvod 4 převede do desátého taktu.

Blokovaoim signálem přivedeným z blokovacího výstupu 17 na blokovací vstup 11 se zastaví čítání vratného čitače 2. Současně se vynuluje časovači čítač 5 druhým nulovacim signálem přivedeným na druhý nulovací vstup 22. V jedenáctém taktu je vratný čitač 2 zablokován blokovacím signálem přiváděným na blokovací vstup 11. časovači čitač 5 přestane být s příchodem jedenáctého taktu nulován a čítá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24, Během jedenáctého taktu je vzorek horniny vytažen ze snímací cívky. Po přičtení stejného počtu pulsů jako během pátého taktu vznikne na intervalovém výstupu 26 intervalový signál, který je přiveden na druhý ovládací vstup Η)· Řídicí obvod 4 tímto signálem přejde do dvanáctého taktu.

Na směrovém výstupu 15 není směrový signál, vratný čitač 2 je proto nastaven na odečítání, časovači čitač 5 je nulován druhým nulovacím signálem přiváděným na druhý nulovací vstup 22 ze druhého nulovacího výstupu 21.

V třináctém taktu přestane být vratný čítač 2 blokován blokovacím signálem přiváděným na blokovaci vstup 11 a začne proto odečítat pulsy přiváděné z pulsniho výstupu 14. Současně zanikne druhý nulovací signál, který byl přiváděn na druhý nulovací vstup 22 časovacího čítače 5. časovači čítač 5 proto počitá pulsy přiváděné ze signálového výstupu 25 na signálový vstup 24. Po přičtení stejného počtu pulsů jako během třetího taktu vznikne na časovacim výstupu 23 časovači signál, kterým se řídicí obvod 4 převede do výchozího prvního taktu. Stav vratného čítače 2 zobrazený na číslicovém displeji 3 udává hodnotu magnetické susceptibility měřeného vzorku horniny.

Claims (2)

1. Zapojení pro měřeni magnetické susceptibility hornin, jehož součásti je snímači cívka, vyznačené tim, že snímací cívka (7) je připojena k měřicímu oscilátoru (6), spojenému přes časovači čitač (5) a řídicí obvod (4) s vratným čítačem (2), na jehož počítači vstup (8) je zapojen referenční stabilní oscilátor (1) a na jeho datový výstup (12) číslicový displej (3), přitom řídicí obvod (4), s dvěma ovládacími vstupy (18, 19), je s čítači (2. 5) spojen i nulovacími výstupy (16, 21) a s vratným čítačem (2) navíc blokovacím výstupem (17).

2. Zapojeni podle bodu 1, vyznačené tím, že časovači čítač (5) je spojen intervalovým výstupem (26) s druhým ovládacím vstupem (19) řídicího obvodu (4).