專利名稱：巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖石物理測試技術(shù)領(lǐng)域，是一種巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)。
目前，對(duì)巖石物理測試的裝置有多種，如專利號(hào)為CN90221147.1的便攜式巖石試驗(yàn)實(shí)時(shí)檢測儀，就是由單片機(jī)控制的一種用于測量巖石的“巖體變形”和“巖體強(qiáng)度”的儀器。歐洲專利EP0325341公開了一種巖石介電常數(shù)測量設(shè)備，它是由信號(hào)源、微帶傳感器、直流的放大器、計(jì)算機(jī)組成。該設(shè)備采用微帶作為檢測的傳感器，通過測量諧振頻率附近信號(hào)幅度的平均值和變化率，然后進(jìn)行查表計(jì)算出被測件的介電常數(shù)和損耗角，檢測結(jié)果顯示不夠直觀。其中計(jì)算機(jī)只是作為計(jì)算工具，不具控制功能，因而沒有自動(dòng)測量功能。另外，該系統(tǒng)所采用的是點(diǎn)頻測量技術(shù)，而不是掃頻測量，所使用的頻率較高，因而探測深度淺，只能探測出巖石表面附近的影響，反映不出巖石內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的總體效應(yīng)。由上可以看出，上述設(shè)備均不能實(shí)現(xiàn)巖石、溶液介電常數(shù)的自動(dòng)測量，在現(xiàn)有技術(shù)中也未出現(xiàn)過自動(dòng)測量巖石、溶液介電常數(shù)的設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種能準(zhǔn)確地對(duì)不同頻率范圍，不同損耗的巖石、溶液的介電常數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測量，檢測結(jié)果顯示直觀的巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)。
本發(fā)明


如下圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖;
圖2為本發(fā)明的TM010圓柱形諧振腔結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量流程圖;
圖4為某巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量打印結(jié)果。
本發(fā)明是一種巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)，由微波掃頻信號(hào)源1，隔離器2、傳感器3、檢波器4、接口電路5、A/D板9、微型計(jì)算機(jī)6組成，微型計(jì)算機(jī)6通過GPIB板8及GPIB總線10與微波掃頻信號(hào)源1相聯(lián)通。
傳感器3采用封閉且上蓋32中心留孔的TM010圓柱形諧振腔，其內(nèi)的固體樣品31為圓棍狀，液體樣品置于細(xì)管中。
本發(fā)明在使用時(shí)不用考慮被測增品損耗大小和信號(hào)掃頻范圍問題即可快速、直觀、準(zhǔn)確、自動(dòng)測出被測樣品的復(fù)介電常數(shù)，顯示結(jié)果直觀，大大提高工作效率。能滿足廠、礦、學(xué)校和科研單位對(duì)巖石、溶液介電性質(zhì)研究的需要。另外，本系統(tǒng)同時(shí)具備單獨(dú)測量諧振腔的諧振頻率，三分貝帶寬和品質(zhì)因素的功能。
以下結(jié)合

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一種最佳方案，巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)，主要由微波掃頻信號(hào)源1，隔離器2、傳感器3、檢波器4、接口電路5、A/D板9、微型計(jì)算機(jī)6等組成，微型計(jì)算機(jī)6可使用COMPAQ386或IBM等兼容型機(jī)。微機(jī)通過GPIB板8及GPIB總線10與微波掃頻信號(hào)源1相聯(lián)通，信號(hào)源1選用型號(hào)HP8660C，系統(tǒng)通過測量變頻段信號(hào)的預(yù)采集，搜索諧振峰所在頻段范圍，自動(dòng)給定掃頻信號(hào)的頻段。GPIB板采用型號(hào)為DS-GPIB。根據(jù)測量信號(hào)的電平落在某個(gè)范圍來確定輸出發(fā)射電平。微波掃頻信號(hào)源1按系統(tǒng)控制命令要求的掃頻頻段和輸出電平發(fā)射掃頻信號(hào)。掃頻信號(hào)經(jīng)隔離器2送TM010圓柱形諧振腔3，隔離器2的作用是防止微波反射信號(hào)影響掃頻信號(hào)源1的輸出幅度和頻率，隔離器2的型號(hào)是GLL-IB型。TM010圓柱形諧振腔3作為系統(tǒng)的傳感器，它由金屬上蓋32、圓筒33、底蓋35和電纜34構(gòu)成的密封腔，其上蓋32中心留孔以便加載樣品31，其內(nèi)的固體樣品31為圓棍狀，如果是液體樣品可置于與固體樣品31型狀相同的細(xì)管中。諧振腔的輸出信號(hào)經(jīng)檢波器4(型號(hào)TJ8-2晶體式)的檢波進(jìn)入接口電路5放大和濾掉干擾波后得到諧振曲線。波形信號(hào)經(jīng)A/D板9(型號(hào)KL-ADC6)量化采樣后送微機(jī)6進(jìn)行處理、計(jì)算求解腔內(nèi)電磁場的波動(dòng)方程從而導(dǎo)出諧振曲線和介電常數(shù)值，由顯示器或打印機(jī)7輸出，結(jié)果清淅直觀(參見圖4)。
圖3為巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量流程圖，也是本發(fā)明的系統(tǒng)軟件的程序框圖。軟件用Quick BASIC語言與匯編語言混合編制而成。微型計(jì)算機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，在系統(tǒng)軟件的支持下，微機(jī)承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制，信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理，計(jì)算以及輸出結(jié)果等功能。測量結(jié)果可以以數(shù)據(jù)、圖形等多種形式輸出。系統(tǒng)測量開始首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，并開設(shè)六個(gè)中斷服務(wù)功能。接著人機(jī)對(duì)話選擇測量項(xiàng)或退出。測量項(xiàng)包括測量空腔和加載腔。當(dāng)選擇退出時(shí)，測量結(jié)束。當(dāng)選擇測量項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入確定信號(hào)掃頻頻段，可由人機(jī)對(duì)話給定，也可由系統(tǒng)自動(dòng)搜索確定。確定好掃頻頻段后系統(tǒng)開始信號(hào)采集，采得的信號(hào)是一個(gè)諧振曲線，經(jīng)過信號(hào)預(yù)處理，估算出有關(guān)信號(hào)信息的一些參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行信號(hào)鑒別和信號(hào)電平判斷。若所得信號(hào)為假，則系統(tǒng)返回選擇測量項(xiàng)或退出處進(jìn)行重新選擇，若所得信號(hào)為真，但電平不合適，則重新設(shè)置掃頻信號(hào)輸出電平，并轉(zhuǎn)至信號(hào)采集處進(jìn)行重新測量。當(dāng)所測的信號(hào)為真且電平合適時(shí)，則根據(jù)信號(hào)預(yù)處理所得的參數(shù)進(jìn)行信號(hào)處理。信號(hào)處理包括信號(hào)的數(shù)字濾波和諧振頻率、品質(zhì)因素的求取。接著判斷是測空腔還是加載腔，若是測量加載腔則還要計(jì)算介電常數(shù)，然后和測量空腔一樣輸出結(jié)果。測量結(jié)果的輸出包括數(shù)據(jù)文本格式和測量曲線圖形等多種方式輸出。
另外。在測量過程中開設(shè)的六個(gè)中斷服務(wù)功能是為用戶提供的，它們使得該系統(tǒng)的功能更加完善，并增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的靈活性和可移植性。用戶通過這些中斷服務(wù)功能，可進(jìn)行掃頻信號(hào)輸出電平的人為設(shè)置、A/D板口地址及數(shù)據(jù)采集通道的選擇、測量曲線的移動(dòng)顯示以及測量系統(tǒng)的重新刻度等。
權(quán)利要求
1.一種巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)，由微波掃頻信號(hào)源1，隔離器2、傳感器3、檢波器4、接口電路5、A/D板9、微型計(jì)算機(jī)6組成，其特征在于微型計(jì)算機(jī)6通過GPIB總線與微波掃頻信號(hào)源1相聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)，其特征在于傳感器3采用封閉且上蓋32中心留孔的TM010圓柱形諧振腔，其內(nèi)的固體樣品31為圓棍狀，液體樣品置于細(xì)管中。
全文摘要
本發(fā)明是巖石介電常數(shù)自動(dòng)測量系統(tǒng)，它由微波掃頻信號(hào)源1，隔離器2、傳感器3、檢波器4、接口電路5、A/D板9、微型計(jì)算機(jī)6組成，微型計(jì)算機(jī)6通過GPIB板8及GPIB總線10與微波掃頻信號(hào)源1相聯(lián)通，傳感器3采用封閉且上蓋32中心留孔的TM
文檔編號(hào)G01R31/12GK1064548SQ92102060
公開日1992年9月16日 申請日期1992年4月3日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月3日
發(fā)明者馮啟寧, 柯式鎮(zhèn), 尚作源 申請人:石油大學(xué)(北京)