CS198843B1 - Zapojeni pro měření magnetické susceptibility hornin - Google Patents

Abstract

Zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin je určeno pro přenosné geofyzikální přístroje. Měří susceptibilitu pomocí 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), spojenému s časovacím čítačem (5). Časovači čítač (5) je spojen s měřícím čítačem (2), na jehož počítací vstup (8) je zapojen referenční oscilátor (1) a s časovacím vstupem (14) mikropočítače (4), který je spojen s nulovacími vstupy (11, 16) čítačů (2, 5) a s číslicovým displejem (3). Na datové vstupy (20) mikropočítače (4) je zapojen měřicí čítač (2). Zapojení je využitelné v oboru geofyziky při interpretaci anomálii zemského magnetického pole a v oboru petrografie při určování druhů hornin.

Description

Předmětem vynálezu je zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin, jehož součásti je snímací cívka připojená k měřicímu oscilátoru, spojenému s časovacím čítačem, ke které se pří měření přibližuje vzorek horniny.

Magnetická susceptibilita je jednou ze základních fyzikálních vlastností charakterizujících horninu. Její znalost je nutná pro interpretaci anomálii zemského magnetického pole, Umožňuje určovat příbuzné druhy hornin, rozlišitelné jen podrobným petrografickým rozborem, Zjišíuj* 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. Protože změna indukčnosti může být vyvolána i ru» šivými 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 zapojeni cívek. Elektrické purametry ebou cívek musí 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 vyvažováni 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 měřicí 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.

U známých přenosných přístrojů pro měření magnetické susceptibility hornin tvoří 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 indikátorů a současně přidržovat přístroj v konstantní vzdálenosti od 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 sus2

198 843 ceptibility. Kromě toho odečítání naměřených hodnot na ručkovém indikátoru není přesné.

Je také známé zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin s měřicím oscilátorem a vratným čítačem, které odstraňuje nevýhody předchozích známých zapojení, a které je vzhledem k malé spotřebě napájecího proudu výhodné pro přenosné, terénní přístroje.

Je-li však třeba naměřené hodnoty před jejich zobrazením na displeji matematicky zpracovávat, vyžaduje toto známé zařízení přídavný mikropočítač.

Uvedené nedostatky odstraňuje zapojení pro měření magnetické suceptibility hornin, jehož součástí je snímací cívka připojená k měřicímu oscilátoru spojenému s časovým čítačem, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že časovači čítač je zapojen časovacim výstupem na blokovací vstup měřicího čítače, na jehož počítací vstup je zapojen stabilní referenční oscilátor a na časovači vstup mikročítače, který- je nulovaclm výstupem spojen s nulovacími vstupy čítačů a druhými datovými výstupy s číslicovým displejem, přitom na prvé datové vstupy mikropočítače je zapojen prvními datovými výstupy měřici čítač.

Počet integrovaných obvodů v měřicím čítači může být snížen, když měřicí čítač je spojen přenosovým výstupem s přenosovým vstupem mikropočítače.

Výhody zapojeni pro měření magnetické susceptibility hornin podle vynálezu se projevují v obšluze přístroje, v jeho přesnosti a ve zmenšení velikosti. 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 rozsahu. Přistroj je lehčí, nebol neobsahuje kompenzační cívku. Časový interval mezi nulováním a měřením je zkrácen na minimum, takže je podstatně omezen vliv teplotních změn na snímací cívku. K odečítáni naměřených hodnot je přistroj vybaven číslicovým displejem, což také výrazně usnadňuje práci operátora. Zařazením mikropočítače do zapojení podle vynálezu je umožněno matematicky zpracovat naměřené hodnoty magnetické susceptibility před jejich zobrazením na displeji. Tak např. je možné automaticky provádět korekce na demagnetizaci vzorků. Mikropočítač také umožňuje uzpůsobit elektrické signály odpovídající naměřeným hodnotám magnetické susceptibility pro vstupy dq návazných registračních a výpočetních zařízení.

Konkrétní příklad zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin podle vynálezu je znázorněn na výkresech, kde na obr. 1 je blokové schéma zapojení a na obr. 2 blokové schéma jeho alternativního provedení.

Ústřední součástí zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin podle vynálezu je měřicí čítač 2, který je svým počítacím vstupem g připojen na pulsnl výstup 8 referenčního stabilního oscilátoru 1. První datové výstupy 12 měřicího čítače 2 jsou spojeny s prvními datovými vstupy 20 mikropočítače 4. Druhé datové výstupy 21 mikropočítače £ jsou

198 843 spojeny s druhými datovými vstupy 22 číslicového displeje 3, který zobrazuje naměřené hodnoty. Snímací cívka 7 je připojena k měřicímu oscilátoru 6, jehož signálový výstup 1S je spojen se signálovým vstupem 17 časovacího čítače 5. Časovači výstup 13 časovacího čítače 5 je spojen jednak s blokovacím vstupem 10 měřicího čítače 2, jednak s časovacím vstupem mikropočítače 4. Nulovaci výstup 15 mikropočítače 4 je spojen s prvním nulovacím vstupem Π měřicího čítače 2 a s druhým nulovacím vstupem 16 časovacího čítače 5. Ovládací vstup mikropočítače 4 je spojen přes ovládací spínač 23 s napájecím zdrojem, na obr. 1 a 2 nezakresleným,

U alternativního provedení tohoto zapojeni pro měření magnetické susceptibility hornin podle vynálezu, viz obr. 2, je měřicí čítač 2 navíc vybaven přenosným výstupem 24. spojeným s přenosným vstupem 25 mikropočítače 4. V mikropočítači 4 je zařazen pomocný měřicí registr, na obr. 2 nezakreslený, který sečítává pulsy na přenosovém vstupu 25.

Zapojení podle vynálezu pracuje v pěti nebo devíti taktech a je řízeno programem uloženým v paměti mikropočítače 4. Práce v pěti taktech je rychlá a jednoduchá, nebot statické složky samovolných teplotních změn snímací cívky 7 se automaticky kompenzuji.

Práce v devíti taktech je sice složitější, ale kromě statických složek samovolných teplotních změn se navíc automaticky kompenzují i lineární složky samovolných teplotních změn snímací cívky 7, což umožňuje dosažení vyšší citlivosti. Práce v devíti taktech je proto účelná zejména při měření vzorků s velmi malou magnetickou susceptibilitou.

Při práci v pěti taktech u základního provedení tohoto zapojení podle vynálezu, viz obr. 1, je během prvního taktu přiblížena hornina ke snímací cívce 7. Z nulovacího výstupu mikropočítače 4 je přiváděn nulovaci signál na nulovaci vstupy 11 a 16 čítačů 2 a 5.

Oba čítače 2, 5 jsou tímto signálem nulovány. Ovládacím signálem přivedeným na ovládací vstup 19 přes ovládací spínač 23 se vyvolá přechod do druhého taktu.

Nulovaci signál na nulovacím výstupu 15 zanikne a oba čítače 2, 5 přestávají být nulovány ,První, puls, který poté přijde ze signálového výstupu 18 na signálový vstup 17, vyvolá vznik časovacího signálu na časovacím výstupu 13 a odblokuje měřicí čítač 2, který začne přičítávat pulsy referenčního stabilního oscilátoru 1. Poté, co časovači čítač 5 sečte předem stanovený počet pulsů, zanikne časovači signál, a tím se i zablokuje měřicí čítač 2. Zánik časovacího signálu na časovacím vstupu 14 vyvolá přechod do třetího taktu.

Hornina je vzdálena od snímací cívky 7 a stav měřicího čítače 2 je přes první datové výstupy 12 a první datové vstupy 20 převeden do mikropočítače 4, kde je uložen v pomocném mezivýsledkovém registru, na obr. nezakresleném. Mikropočítač 4 poté vyšle na nulovací výstup 15 nulovaci signál, kterým se nulují oba čítače 2 a 5. Třetí takt je zakončen buá přivedením řídicího signálu na řídicí vstup 19, nebo mikropočítačem 4 po uplynutí

188 843 předem zvoleného časového intervalu·

Během Čtvrtého taktu proběhne stejný děj jako v druhém taktu s tím rozdílem, ie hornina je od snímací cívky 7 vzdálena.

V pátém taktu je stav měřicího čítače 2 převeden přes první datové výstupy 12 a přr-s první datové vstupy 20 do mikropočítače 4, kde je odečten od stavu uloženého v mezivýsledkovém registru, na obr. nezakresleném. Vzniklý rozdíl je přiveden pres druhé datové výstupy gl a druhé datové vstupy 2£ do číslicového displeje 3, kde se zobrazí jako výsledek. Je-li to účelné, může mikropočítač 4 uvedený rozdíl před zobrazením matematicky zpraccvat, např. může provést korekci na demagnetizaci vzorku horniny.

Zobrazením výsledku na číslicovém displeji 3 končí pátý takt a zapojení podle vynálezu automaticky přejde do výchozího prvního taktu.

Při práci v devíti taktech je u základního provedení zapojení podle vynálezu, viz obr. 1, během prvního taktu přiváděn z nulovacího výstupu 15 mikropočítače 4 nulovací signál na nulovací vstupy 11 a 16 čítačů 2 a 5, které jsou tímto signálem nulovány. Vzorek horniny je vzdálen od snímací cívky 7. V mikropočítači 4 je vynulován pomocný mezivýsledkový registr, na obr. 1 a 2 nezakreslený. Ovládacím signálem přivedeným na ovládací vstup 19 z ovládacího spínače 23 se vyvolá přechod do druhého taktu.

Zanikne nulovací signál na nulovacim výstupu 15 a čitačo 2 a 5 přestávají být nulovány. První puls, který poté přijde ze signálového výstupu 18 na signálový vstup 17, vyvolá vznik časovacího signálu na časovacim výstupu 13 a odblokuje měřici čítač £, který začne přičítávat pulsy referenčního stabilního oscilátoru χ. Poté, co časovači čítač £ sečte předem stanovený počet pulsů, zanikne časovači signál, a tím se i zablokuje měřici čítač 2. Zánik časovaciho signálu na časovacim vstupu 14 vyvolá přechod do třetího taktu.

Hornina je přiblížena ke snímací cívce 7 a stav měřicího čítače £ je přes první datové výstupy JL2 a přes první datové vstupy 20 převeden do mikropočítače kde je odečten od stavu uloženého v mezivýslcdkovém registru, na obr. nezakresleném. Mikropočítač 4 poté vyšle na nulovací výstup 15 nulovací signál, kterým se nulují oba čítače 2 a 5.

Třetí takt je zakončen po pevně naprogramované době mikropočítačem 4.

Během čtvrtého taktu proběhne stejný děj jako během druhého taktu, pouze s tím rozdílem, že hornina je u snímací cívky 7.

V pátém taktu je stav měřicího čítače 2 převeden přes první datové výstupy 12 a první datové vstupy 2g do mikropočítače 4, kde je přičten ke stavu mezivýsledkového registru, na obr. nezakresleném.Mikropočítač 4 poté vyšle na nulovací výstup 15 nulovací signál, kterým

198 843 se nulují oba čítače £ a 5.

Šestý takt je shodný se čtvrtý· takte·.

Běhen sedmého taktu je hornina vzdálena od snímací cívky 7. Stav měřicího čítače 2 je přes první datové výstupy 12 a přes první datové vstupy 20 převeden do nikropočítače 4, kde je přičten ke stavu aezivýsledkového registru, na obr. nezakresleného. Mikropočítač 4 vyšle na nulovací výstup 15 nulovací signál, kterým se nulují oba čítače 2 a 5. Takt je za končen po naprogranované době mikropočítačem 4.

Osmý tak je shodný se druhým taktem.

V devátém taktu je stav měřicího čítače 2 převeden přes první datové výstupy 12 a první datové vstupy 20 do mikropočítače 4, kde je odečten od stavu uloženého v mezivýsledkovém registru, na obr. nezakresleném, a rozdíl je přiveden přes druhé datové výstupy 21 a druhé datové vstupy 22 do číslicového displeje 3, kde se zobrazí jako výsledek. Je-li to účelné, může mikropočítač 4 výsledný stav mezivýsledkového registru, na obr. nezakresleného, před zobrazením matematicky zpracovat, např. může provést korekci na demagnetizaci vzorku.

U alternativního provedení tohoto zapojení podle vynálezu, viz obr. 2, je počet stupňů měřicího čítače 2 menši. Chybějící stupně jsou nahrazeny mikropočítačem 4,který ve svém pomocném měřicím registru, na obr. 2 nezakresleném, přičítá přenosové pulsy vzniklé na přenosové· výstupu 24 v okamžiku, kdy měřicí čítač 2 při čítání přechází z maximální hodnoty na nulu. Počet pulsů,který je měřicím čítačem 2 během jednoho taktu přijat, je dán číslem, jehož jedna část je na prvních výstupech 12 a druhá část v pomocném měřicím regis tru, na obr. nezakresleném.

Alternativní provedení tohoto zapojení podle vynálezu pracuje obdobným způsobem jako základní provedeni zapojení podle vynálezu, s výjimkou toho, že vždy poté, co mikropočítač 4 vyšle na nulovací výstup 15 nulovací signál, dojde k vynulování pomocného měřicího registru , na obr. nezakresleného.

Během třetího, pátého, sedmého a devátého taktu je stav měřicího čítače 2 uložen v mezivýsledkovém registru, na obr. nezakresleném, nebo je k němu stav mezivýsledkového registru přičten nebo odečten. Mikropočítač 4 učiní ve stejných okamžicích totéž s číslem, jehož jedna část je na prvních datových výstupech 20 a druhá část v pomocném měřicím regis tru, na obr. nezakresleném.

Claims (2)

1. PftEDMÉT VYNÁLEZU

   1. Zapojení pro měření magnetické susceptibility hornin, jehož součástí je snímací cívka připojená k měřicímu oscilátoru spojenému s časovacím čítačem, vyznačené tím, že časovači čítač (5) je zapojen časovacím výstupem (13) na blokovací vstup (10) měřicího čítače (2), na jehož počítací vst.ip (8) je zapojen stabilní referenční oscilátor (1) a na časovači vstup (14) mikropočítače (4), který je nulovacím výstupem (15) spojen s nulo vací mi vstupy (11, 16) čítačů (2, 5) a druhými datovými výstupy (21) s číslicovým displejem (3), přitom na jeho prvé datové vstupy (20) mikropočítače (4) je zapojen první mi datovými výstupy (12) měřici čitač (2).
2. 2. Zapojení podle budu 1, vyznačené tím, že měřicí čitač (2) je spojen přenosovým výstupem (24) s přenosovým vstupem mikropočítače (4).