Лабораторная работа №2. Устройство и монтаж электронно-стрелочного компенсатора эск-1.

Цель: Изучение принципа работы аппаратуры ЭСК – 1 и приобретение навыков монтажа установки.

План выполнения работы:

1. Изучить назначение и технические характеристики прибора.

2. Изучить принцип действия и устройство прибора.

3. Изучить материал о подготовке прибора к полевым измерениям.

4. Изучить порядок измерения прибором ЭСК-1.

5. Собрать установку ЭСК-1.

Оформление работы:

После выполнения работы составляется отчет, в котором приводятся:

1. Тема работы.

2. Цель работы.

3. Порядок выполнения работы.

4. Краткий план- конспект.

5. Ответы на контрольные вопросы.

Аппаратура для методов электроразведки на постоянном токе.

Электронный стрелочный компенсатор ЭСК – 1.

1. Назначение и техническая характеристика прибора. Электронный стрелочный компенсатор ЭСК – 1 предназначен для измерения разности потенциалов в приёмной цепи в пределах от 0,1 до 1000мВ и силы тока в питающей цепи в пределах от 1мА до 3А с погрешностью не более 1,5% от измеряемой величины.

Входное сопротивление ЭСК– 1 на всех пределах измерений составляет не ниже 4 МГОм. Накальные цепи прибора питаются от трёх сухих элементов 1,48-ПМЦ-9, анодные – от двух батарей типа 48-ПМЦГ-64, компенсатор поляризации – от одного элемента 1,48-ПМЦ-9. Один комплект батарей и элементов обеспечивает нормальную работу прибора в течении 60ч. Вес прибора с источником питания без треноги 8,5кг.

Рисунок 1 - Упрощенная принципиальная схема ЭСК – 1.

2. Принцип действия и устройство прибора. При положении «∆U» контактов переключателя П2 (Рис. 1) на входное сопротивление R автокомпенсатора поступает измеряемая разность потенциалов ∆Umn, под действием которого в первом контуре (А-Б-В-Г-Д) потечёт ток I1, создающий на сопротивлении Rk разность потенциалов ∆U1. Эта разность потенциалов будет пропорциональна величине ∆Umn. При включении звукового генератора ЗГ якорь 3 вибропреобразователя ВП начинает колебаться с частотой 120-200 Гц. В свободном положении якоря через сопротивление Ry протекает электрический ток I1, при замыкании контактов 1 и 3 сопротивление Ry закорачивается. Таким образом, на сопротивлении Ry образуется пульсирующая разность потенциалов ∆Uy; она усиливается усилителем, выпрямляется при помощи контактов 2 и 3 вибропреобразователя и создаёт во втором контуре (Ж-З-В-Г-Е-Ж) постоянный компенсационный ток I2, направление которого на участке сопротивления Rк противоположно направлению тока I1 в первом контуре.

Под действием тока I2 на сопротивлении Rk возникает компенсирующая разность потенциалов ∆Uк, противоположная по знаку величине ∆U1. Если разности потенциалов ∆U1 и ∆Uк будут не равны, то в первом контуре потечёт ток I1, и под его действием на сопротивлении Ry возникнет разность потенциалов ∆Uy, которая усилится и снова изменит величину тока I2 (а тем самым величину ∆Uк). Это будет повторяться до тех пор, пока величина ∆U1 не будет полностью скомпенсирована величиной ∆Uк (т.е. ∆U1=∆Uк). Практически данный процесс происходит мгновенно. В момент компенсации сила тока в первом контуре равна нулю, а величина тока во втором контуре, протекающего через миллиамперметр, пропорциональна измеряемой разности потенциалов ∆U1 и, следовательно, поступающей на выход ∆Umn.

Меняя величину сопротивления Rk при помощи переключателя ПЗ, можно изменять пределы изменения величины ∆Umn. При установке переключателя П2 в положении «I» на входное сопротивление автокомпенсатора подаётся напряжение, которое образуется на эталонном сопротивлении R0, включённом в токовую цепь АВ. Это позволяет измерить силу тока в питающей цепи.

Переключатель П1 служит для изменения полярности подключения измеряемой величины, ключ К - для замыкания токовой цепи, компенсатор поляризации КП – для компенсации ЭДС поляризации и естественного поля в измерительной цепи. Измерительный прибор (миллиамперметр) в схеме ЭСК-1 используется также для контроля за напряжением в накальных и анодной цепях.

В комплект прибора входят панель управления, тренога и упаковочный ящик.

Панель управления (рис. 2) размещена в металлическом корпусе и закреплена в нём специальными винтами. В нижней части корпуса имеется фланец с резьбой для крепления прибора на треноге во время измерений. На задней стенке корпуса сделано окно с крышкой, которое обеспечивает доступ к батареям питания электрической схемы прибора. Батареи подключаются к схеме при помощи пружинных клемм, имеющих соответствующую маркировку (КП, Н1, Н2, Н3, А) и контакты с указанием полярности подключений.

Рисунок 2 - Панель управления прибора ЭСК – 1.

Для уменьшения утечек ручки тумблеров покрыты резиновыми колпачками, а на осях переключателей надеты пропитанные парафином фетровые прокладки (сальники). На лицевой части панели расположены клеммы А, В, М, N для подключения питающей и приёмной линий и элементы управления прибором. Разность потенциалов в приёмной линии и сила тока в питающей цепи измеряются стрелочным прибором 1 при установке переключателя 9 в положение «BKЛ.». Тумблер 6 позволяет подключить стрелочный прибор для измерения величин ∆U или I. Пределы измерения прибора устанавливаются переключателем 8. При установки переключателя 8 в положения «1-3-10-30-100-300-1000» создаётся возможность измерять разность потенциалов в пределах соответственно 1-3-10-30-100-300-1000 мВ. Сила тока измеряется при первых шести позициях переключателя 8 в пределах соответственно от О до 1-3-10-300-100-300 сА.

Шкала стрелочного прибора имеет двойную оцифровку от О до 100 и от О до 30 делений. Это сделано для удобства взятия отсчетов на различных пределах измерений. При установке переключателя 8 в позиции 1, 10, 100 и 1000 отсчёты берут по верхней оцифровке, при позициях 3, 30, 300 пользуются нижней оцифровкой.

В положениях «Н1; Н2; Н3» переключателя 9 стрелочный прибор измеряет напряжение накала различных ламп схемы усилителя, в положении «А» измеряется напряжение в анодной цепи.

На панели управления прибором ЭСК-1 имеются рукоятки 10 реостатов грубой, средней и точной компенсации Э.Д.С. поляризации в измерительной цепи. Реостатом грубой компенсации можно компенсировать Э.Д.С. поляризации в пределах + 500 мВ, средней – в пределах + 30 мВ и точной – в пределах + 3 мВ. Компенсатор поляризации включается тумблером 5.

Питающая линия включается тумблером 7. Полярность измеряемой разности потенциалов меняется при помощи тумблера 4. Клеммы 2 и 3 служат для подключения линий АВ и MN.

1. Подготовка прибора к полевым измерениям. Подготовка прибора заключается в проверке сопротивления изоляции, правильности градуировки шкал и исправности усилителя. Перед началом проверки переключатель 9 (см. рис. 2) прибора устанавливают поочерёдно в положения «Н1; Н2; Н3; А» и контролируют напряжение источников питания. Если стрелка измерительного прибора 1 в первых трёх положениях переключателя 9 находится между делениями 10 и 15 нижней оцифровки шкалы, а при положении «А» - между делениями 60 и 90 верхней оцифровки, то источники питания исправны. Если для какого-либо источника стрелка установится левее нужного деления, то соответствующая батарея должна быть заменена.

Далее переключатель 9 переводят в положение «BKЛ.» и производят указанные выше проверки прибора.

1. Для проверки сопротивления изоляции замыкают клеммы М и N накоротко, устанавливают предел измерения ∆U «1мВ»; при помощи компенсатора поляризации выводят стрелку прибора 1 на середину шкалы, затем берут батарею напряжением 20-40 В и один её полюс подключают к корпусу прибора, а второй – поочередно к клеммам М, А и В. Если при подключении батареи показания прибора не изменяются, то сопротивление изоляции нормальное.

2. Для проверки правильности градуировки шкал прибора 1 по напряжению при замкнутых накоротко клеммах М и N на пределе измерений «1мВ» стрелку прибора отклоняют компенсатором поляризации на полную шкалу. Затем переключатель пределов измерений устанавливают в положение «3мВ» и наблюдают за показанием стрелки, которая должна установиться на 1/3 шкалы, т. е. по-прежнему показывать 1мВ. Далее стрелку вновь отклоняют на полную шкалу и устанавливают предел «10». При этом стрелка прибора должна показывать отсчет 3мВ, т. е. установиться на деление «30» верхней шкалы. Аналогичным способом выполняют проверку градуировки на всех остальных пределах измерения.

3. Для проверки исправности усилителя включают предел «1мВ» и компенсатором поляризации стрелку прибора устанавливают во второй половине части шкалы. Далее между клеммами М и N включают сопротивление порядка 100 кОм. Если при этом показания прибора уменьшаются не более чем на 5-10%, то усилитель считается исправным.

После выполнения указанных проверок прибор готов к полевым измерениям.

2. Полевые измерения с прибором ЭСК-1. Перед началом измерений прибор устанавливают на треноге в горизонтальном положении, к клеммам А и В (см. рис 2) подключают токовую цепь, к клеммам М и N – измерительную цепь. Тумблер 5 и 7 и переключатель 9 должны находиться в выключенном состоянии, переключатель 8 – в положении «300» или «1000», реостаты компенсатора поляризации – в крайнем левом положении. Далее проверяют напряжение источников питания.

После проверки источников питания измеряют разность потенциалов в приемной линии MN, для чего переключатель 6 устанавливают в положении «∆U».