Устройство для определения состояния пород в горной выработке

Устройство для определения состояния пород в горной выработке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) Ф

3(51) E 21 С 39/00 ь"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, C

)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21) 3379304 /22-03

22) 07.01.82 (46) 07.12.83. Ввл.945 (72) A.Ï. Черноус и В.Г. Юрко . (71)Всесоюзный научно. -исследовательский институт безопасности . труда в горно-рудной промышленности (53) 622.831.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 534566, кл. E 21 С 39/00, 1973.

2. АвторскоЕ свидетельство СССР

:Р 870707, кл. Е 21 С 39/00, 1979. (54 ) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОСТОЯНИЯ ПОРОД В ГОРНОЙ BbIPABOT.KE,.содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с выходом усилителя мощности, и преобразователь акустических колебаний. в электрический сигнал, соединенный с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным .фильтру, триггеру Шмитта и индикатору, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения безопасности исследований, оно снабжено источником коге-.

Ъ ъ r. ,рентного оптического излучения, а в качестве преобразователя акустических колебаний в электрический сигнал использован фотодетектор, при этом в устройство дополнительно вве дены генератор низкой частоты, фазовый детектор, фильтр низких частот, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения, управляющее реле и усилитель, при этом один выход генератора низкой частоты сое- динен. с входом усилителя мощности, выход фильтра и другой выход генератора низкой частоты, соединены с входами фазового детектора, выход которого через фильтр низких частот и замыкающиеся контакты. управляющего реле соединен с управляемым .,ь, входом ключевого элемента, управляю- Ц ф щий вход которого соединен через . в размыкающиеся контакты управляю- %ww щего реле с выходом генератора пи Ф. лообразного напряжения, а выход ключевого элемента подключен к входу генератора низкой частоты, кроме того, выход триггера ИЬятта через усилитель соединен с вход ж управляющего реле.

1059179

Изобретение относится к горномуделу и предназначено для обнаружения опасного состояния стенок и кровли горных выработок.

Известно устройство для определенич состояния пород в горной выработке, содержащее датчик акустических колебаний, последовательно соединенный с широкополосным усилителем и индикатором P1) .

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений, обусловленная невозможностью определения контура отслоения породы.

Известно также устрой тво для определения состояния пород в горной выработке, содержащее электроакустический преобразОватель, соединенный с выходом усилителя, мощности, и преобразователь акустических колебаний, соединенный с входом широкополосного усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным фильтру, триггеру Шмитта и индикатору j2) .

Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает безопасность исследований, поскольку возбуждение и прием акустических колебанйй в кровле осуществляют контактным способом.

Целью изобретения является повышение безопасности исследований.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения состояния пород в горной выработке содержащее электроакустический преобразователь, соединенный с выходом усилителя моцности и преобразователь акустических колебаний в электрический сигнал, соединенный с входом .широкополосного усилителя, выход которого подключен к последовательно соединенным фильтру, триггеру 1йаит та и индикатору,,снабжено источником когерентного оптического излучения, . а в-качестве преобразователя акустиЧеских колебаний в электрический сигнал использован фотодетектор, при этом в устройство дополнительно введены генератор низкой частоты, фазовый детектор, фильтр низких частот, ключевой элемент, генератор пилообразного напряжения, управляющее реле и усилитель, при этом один выход генератора низкой частоты соединен с входом усилителя мощности, выход фильтра и другой выход генератора низкой частоты соединены с входами фазового детектора, выход которого через фильтр низких частот и замыкающиеся контакты управляюще.го реле соединен с управляющим sxoдом ключевого элемента, управляюций вход которого соединен через размыкающиеся контакты управляющего реле с выходом генератора пилообраз5

20 ного напряжения, а выход ключевого элемента подключен к входу генератора низкой частоты, кроме того, выход триггера Шмитта через усилитель соединен с входом управляющего реле..

Такое выполнение устройства позволяет осуществить бесконтактный прием и возбуждение акустических колебаний в исследуемой точке массива, и тем самым повысить безопасность исследовайий.

На фиг.1 изображена схема работы устройства в выработке, на фиг.2 блок-схема устройства.

Устройство состоит из преобразователя акустйческих колебаний(промодулированного когерентного оптического излучения) в электрический сигнал 1 и электроакустического преобразователя 2.

Преобразователь. 1 промодулиро ванного когерентного оптического излучения в электрический сигналфотодетектор соединен последовательно с широкополосным усилителем

3, фильтром 4, триггером Шмитта

5 и индикатором (частотомеро>1) б.

Е выходу полосового фильтра 4 через фазовый детектор 7, фильтр

8 низких частот, ключевой элемент, 9, управляющий частотой и фазой колебаний. синхронизируемого генератора, генератор 10 низкой частоты и усилитель 11 мощности присоединен преобразователь 2 электрических колебаний в акустические.

К выходу полосового фильтра 4 через триггер Ммитта 5 и усилитель 12 присоединено управляющее реле 13 с размыкающимися контактами 14, 40 соединяющими генератор 15 пилообразного напряжения с ключевым элементом

9 и замыкающими контактами 16, включенными между фильтром 8 низких частот и .ключевым элементом 9. Уст45 ройство питается от аккумулятора 17 через выключатель 18 и преобразователь напряжения 19.

Для оптической связи между возбужденным акустическими колебаниями участком кровли и преобразователем

1 промодулированного когерентно оптического излучения в электрический сигнал служит автономный источник когерентного оптического излучениялаэер 20, Работа устройства заключается в следующем.

Генератор 15 пилообразного напряжения через замкнутые контакты

14 управляющего реле 13 и ключевой элемент 9 периодически изменяет частоту генератора 10 низкой частоты.

Усиленный усилителем 11 мощности .сиг. нал поступает на преобразователь 2 электрическйх колебаний в акустичес65 кие колебаний воздуха, возбуждающие

1059179 колебания в кровле, которые модулируют.оптическое излучение лазера

20, преобразующееся в преобразова» теле 1 промодулированного оптического когерентного излучения в.элект.рический сигнал, поступающий на вход широкополосного усилителя 3 и после усиления в нем через полосовой фильтр 4, триггер Имитта 5, усилитель 12 на управляющее реле 13, размыкающее контакты 14, отключающие 10 генератор 15 пилообразного напряжения от ключевого элемента 9, и замыкающее контакты 16, включающие цепь фазовой автоматической подстройки частоты. 15

В фазовом детекторе 7 входной сигнал с выхода полосового фильтра 4 сравнивается с частотой и фазой генератора 10 низкой частоты. На выходе фазового детектора 7 образуется 20 периодически изменяющееся напряжение, частота которого определяется разностью частот генератора и входного сигнала. Пройдя через фильтр

8 низких частот и через контакты 25

16, это напряжение воздействует на ключевой элемент 9, а он изменяет частоту синхронизируемого генератора 10. В результате форма выходного сигнала фазового детектора 7 искажается-и появляется постоянная составляющая, воздействующая на ключевой элемент 9, которая уменьшает среднюю разность частот входного сигнала и синхронизируемого генератора 10, что, в свою очередь, вызывает еще большее искажение сигнала

Фазового детектора 7 и дальнейшее уменьшение расстройки генератора 10 относительно входного сигнала, т.е. в конечном счете наступает стационар-40 ный режим синхронизации частоты генератора 10. Сигнал с выхода генератора 10, усиленный усилителем 11 мощности, поступает на преобразователь 2 электрических колебаний в акустические.

При наличии закола в исследуемом участке кровли в схеме возникают незатухающие колебания в связи с тем, что рассеивание акустической энергии в окружающий массив из-эа отслоений незначительно, и наоборот, при хорошей связи контролируемого участка кровли с массивом акустическая энергия рассеется и генерация колебаний не возникнет.

Введение оптикоакустической обрат-, ной связи при исследовании участка кровли или стенок горной выработки позволяет определкть бесконтактно контуры заколов, что повинает безопасность исследованиГ..

Пример. Производят оцейку состояния кровли в горных выработках на шахте на горизонте 625 м. Для возбуждения колебаний в кровле используют электродинамическую акустическую головку с направляющим рупором, питающуюся от генератора качающей звуковой частоты в интервале частот

40-800 Гц. Одновременно освещают поверхность выработки. лучом лазера типа ЛГ-72-1 со следующими характеристиками: длина волны 0,6 3 мкм, мощность. излучения 1,5 мВт.

Отраженный от пОверхности луч модулируется на резонансных частотах отслоения и принимается детектором, выполненным на фотодиоде ФД-3 с но-. жевой диафрагглой (нож Фуко) . Преобразованный и усиленный сигнал управляет работой звукового генератора, устанавливая частоту и фазу колеба- . ний, равную частоте и Фазе резонан« са отслоения ° По частоте установившихся колебаний определяют характер отслоения: чем ниже частота, тем опаснее отслоение.

О»имоа юю

1059179

Составитель И.. Назаркина

Редактор С. Пат румева Техред N. Тепер . Корректор Г. Решетник

Заказ 9777/33 Тирая 603 . Подписное

ВНИИПИ Государственного Коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП:"Патент", r. Уагород, ул. Проектная, 4