Устройство ПИМВ и работа прибора

При исследовании магнитных свойств широкое распространение получил индукционный метод измерения магнитной восприимчивости горных пород в переменном магнитном поле (рис. 1).

Метод основан на том, что при внесении магнитной среды или образца в рабочую область датчика изменяется поток магнитной индукции в одном из плеч мостовой схемы датчика. Появляется ток разбаланса дифференциальной схемы, который пропорционален кажущейся магнитной восприимчивости образца.

(5)

Коэффициент размагничивания зависит от типа и параметров датчика, формы и размеров исследуемого образца.

Достоинства индукционного метода состоят в том, что он позволяет измерять горных пород непосредственно в полевых условиях, остаточная намагниченность не оказывает влияния на результат измерения. Индукционные средства измерений характеризуются высокой чувствительностью, воспроизводимостью и производительностью измерений.

В лабораторной работе мы будем знакомиться с методикой измерений с помощью полевого измерителя магнитной восприимчивости – ПИМВ. ПИМВ имеет датчик накладного типа и предназначен для измерений горных пород как по образцам, так и в естественном залегании на обнажениях; ПИМВ используется также при проведении геологического картирования. На рис. 1 показана принципиальная схема датчика прибора.

Градуировка прибора выполняется с помощью стандартного образца магнитной восприимчивости СОМВ.

  Рис. 1. Принципиальная схема датчика прибора ПИМВ. 1 – сердечник, 2 – катушки возбуждения, 3 – измерительная катушка

Технические характеристики ПИМВ

Диапазон измерения ед. СИ.

Цена деления 1·10^-5 ед. СИ.

Относительная погрешность измерения :

в диапазоне измерения ед. СИ.

в диапазоне ед. СИ.

Рабочая температура окружающей среды .

Время установления рабочего режима мин.

Время непрерывной работы часов.

Потребляемая мощность прибора ва.

Может вычислять по выборке.

Прибор автоматически обеспечивает введение поправочных коэффициентов на величину диаметра керна.

В приборе реализуется частотный способ измерения от автогенератора кГц. Частота колебаний измерительного контура пропорциональна индукции среды, окружающей контур. При этом измеренная индукция формируется как

, (6)

где - коэффициент геометрии катушки.

  Рис. 2. Электрическая схема ПИМВ: 1 – катушка первичного преобразователя; 2 – автогенератор; 3 – стабилизатор напряжения 12 В; 4 – микропроцессор; 5 – запоминающее устройство; 6 – шина центрального процессора; 7 – индикатор; 8 – блок управления.

Кнопки:

И/К – измерение/калибровка;

С/Д – среднее значение/диаметр.

кГц – частота колебаний автогенератора в воздухе;

- частота колебаний на поверхности образца горной породы.

Истинное значение - только на плоской поверхности образца. - для цилиндрического керна предусмотрен ввод поправочного коэффициента на диаметр керна.

Измерение цилиндрического образца с диаметром, меньшим 3 см, проводить нельзя.

Измерительный цикл включает в себя:

1. Калибровку в воздухе ()

2. Обнуление – нажатием кнопки «И/К».

3. Измерение – нажатием кнопки «И/К» (звуковой сигнал 1 с), определяется частота , а затем определяется по формуле (6).

4. Осреднение – определяется среднее значение нескольких измерений нажатием кнопки «С/Д» (появляется звуковой сигнал с.

Искажения, вносимые не плоскими поверхностями образцов и помехами, можно оценить с помощью стандартного образца (СОМВ), прилагаемого к прибору, по формуле:

(7)

где - измеренное среднее значение аттестованного образца (по неровной поверхности); - известное значение СОМВ (по плоской поверхности).

Относительная погрешность не должна быть больше 10%.

Более подробное описание действий по проведению операций измерительного цикла приведено на рабочем месте. Необходимо внимательно прочитать инструкцию перед началом работы.

Общие указания по эксплуатации прибора

1. На рабочем столе не должно быть источников помех, влияющих на работу прибора – переменных электромагнитных полей с частотой, близкой к 5-10 кГц, предметов с высокой магнитной проницаемостью или электропроводностью. Отсутствие помех проверяется по показаниям прибора в воздухе. Они должны быть равны (0-1)·10^-5 ед. СИ при десятикратных измерениях (в 10% случаев показания могут быть равны 2·10^-5 ед. СИ).

2. Рабочее место должно располагаться на специальном деревянном столе или подставке без металлического крепежа. Показания прибора не должны быть более указанных – выше (1-2)·10⁵ ед. СИ.

3. Источники погрешности измерений. Результаты измерений зависят от:

- зазора между поверхностями исследуемого образца горной породы и датчика;

- неровностей и кривизны поверхности образца;

- размеров образца, когда они меньше размеров рабочей области датчика;

- неоднородности распределения магнитных компонентов в объеме среды.

Выбирают участки обнажения с наименьшими дефектами поверхности.

4. При изучении горных пород по керну скважины необходимо очистить поверхность керна от шлама. Величину измеряют по цилиндрической поверхности, по формуле (5).

5. Неоднородность горных пород по и приближенный характер поправок приводит к большим случайным погрешностям в определении . На практике эти погрешности компенсируются тем, что благодаря простоте и высокой производительности измерений, исследуется во много раз большее количество образцов при многократных измерениях.

Порядок работы с прибором

Прибор имеет четыре режима работы.

1. Измерение.

2. Калибровка.

3. Вычисление среднего значения.

4. Выбор поправочного коэффициента на диаметр образца.

И два режима индикации:

- простой индикации – основной режим;

- мигающей индикации – служебный (переходной) режим.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Включить прибор. Нажать кнопку «И/К», и дождаться примерно через 2 с мигающей индикации. Отпустить кнопку. Через 0,5 с снова нажать «И/К». С появлением звукового сигнала на табло возникнет индикация «0,0-5», означающая ед. СИ. Кнопку «И/К» отпустить.

2. Нажать кнопку «С/Д» и держать ее до появления звукового сигнала. На табло появится индикация «--Е-», которая сменится мигающей индикацией. Отпустить кнопку «С/Д» и повторно нажать. На табло появится обозначение «d_--» - прибор готов к работе.

3. Калибровка прибора (проверка стабильности нуля в воздухе). Прибор должен быть расположен вдали от металлических предметов с . При нажатии кнопки «И/К» возникает мигающая индикация, далее звуковой сигнал и на табло появляется значение «0,0-5». Кнопку «И/К» можно отпустить. Прибор откалиброван.

4. Проведение измерений образцов горных пород. По аналогии с п. 2, прикладывая плоские поверхности предложенных образцов горных пород, провести измерения по 10 раз и вычислить . Результаты занести в таблицу.

5. Вычисление среднего значения .

- Нажать кнопку «С/Д» и держать до появления звукового сигнала. Высветится среднее значение (из результатов предшествующих измерений ). Например, высветилось «4,6Е3» - это значит, что ед. СИ.

При вычислении происходит обнуление счетчика, т.е. .

При повторном нажатии кнопки «С/Д» на табло возникает «--Е-» - это обозначает нулевое значение.

следует определять на одном образце горных пород (или на образцах одного типа горных пород).

Выбор поправочного коэффициента на диаметр керна образца горной породы производится, если образец имеет цилиндрическую поверхность.

Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1) краткую теорию;

2) описание прибора и принципиальной электрической схемы ПИМВ (датчика);

3) таблицу результатов измерений – среднее значение в воздухе, пяти-шести образцов минералов;

4) выводы по работе с оценкой погрешности метода.

Таблица результатов

№ п/п	Измерение, материал				…
	В воздухе
	Мрамор
	Гранит

Расчетные формулы

(привести образец расчетов)

Вывод по работе с оценкой погрешности метода.

Вопросы.

1. Что такое намагниченность и магнитная восприимчивость вещества, как она образуется?

2. Какие типы горных пород, с точки зрения магнитной восприимчивости, вы знаете? Чем они отличаются?

3. Что такое магнитная проницаемость вакуума?

4. Какой принцип измерения реализуется в приборе ПИМВ?

Дата добавления: 2015-07-02