Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород и устройство для его осуществления

Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород, включающий возбуждение сейсмических волн и многоканальное измерение скорости их распространения группой сейсмоприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа путем измерения направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, один из сейсмоприемников устанавливают в точке возбуждения сейсмических волн, а другие располагают по окружности с фиксированным углом меаду ними, при этом радиус, соединяющий точку возбуждения с местом установки сейсмоприемника первого канала, совмещают с се-. верным направлением меридиана, измеряют скорости распространения сейсмических волн по всем каналам и определяют угол между направлением их распространения и направлением на север . i (Л U-JJ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (504 601V 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3519795/24-25 (22) 07. 12. 82 (46) 30. 01 . 86. Бюл. М 4 (71) Казахский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Д.Д. Шампикова, Е.А. Шеин и А.М. Парамзин (53) 550.834(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 303606, кл. G 01 V 1/24, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 1020759, кл. G 01 Н 5/00, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН В

МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород, включающий возбуждение сейсмчческих волн и многоканальное измерение скорости их распространения группой сейсмоприемников, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа путем измерения направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, один из сейсмоприемников устанавливают в точке возбуждения сейсмических волн, а другие располагают по окружности с фиксированным углом между ними, при этом радиус, соединяющий точку возбуждения с местом установки сейсмоприемника первого канала, совмещают с се-. верным направлением меридиана, изме- Е ряют скорости распространения сейсмических волн по всем каналам и определяют угол между направлением их рас- С пространения и направлением на север.

1208522 индикатор.

2, Устройство для определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных. пород, включающее и параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные сейсмодатчик, частотный фильтр, усилитель, фильтр амплитудных помех с блоком инцикации и настройки, пороговый каскац, формирователь опорного импульса., при этом все каналы, кроме первого, содержат оконечный каскад, соединенный с преобразователем временных. интервалов в код, причем устройство включает генератор счетныХ импульсов, подключенный к входам оконечных каскадов, и ударный блок, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыщЕния информативности устройства за счет вычисления направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, в устройство введен цифровой преобразова-тель кода в угол, к которому подключены выходы преобразователей временных интервалов в код, а в каждый канал, кроме первого, между формирователями опорных импульсов и оконечными каскадами введены триггеры, при этом вторые входы триггеров соединены с выходами формирователя опорных импульсов первого канала, 3. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифровой преобразователь кода в угол содержит пять схем возведения в квадрат, три умножителя, схему умножения на постоянный множитель, три инвертора„ три сумматора, схему деления и последовательно соединенные первую схему сложения с постоянным слагаемьпs, схему извлечения кбрня, вторую схему сложения с постоянным слагае; мым, схему деления на постоянное число, вторую схему извлечения корня, схему вычисления обратной тригонометрической функции и цифровой индиИзобретение относится к контролю физико — механических свойств горных пород по иэмерек;и ор, причем входы первых трех схем воздевения в квадрат соедйнены с выходами преобразователей временных интервалов в цифровой код, выход первой схемы возведения в квадрат соединен с первым входом первого умножителя и вторым входом третьего умножителя, выход второй схемы возведения в квадрат соединен с вторым входом первого умножителя и первым входом второго умножителя, а выход третьей схемы возведения в квадрат соединен с вторым входом второго умножителя и первым входом третьего умножителя, выход первого умножителя через схему умножения на постоянный множитель соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого через инвертор соединен с выходом второго умножителя, подключенного также к первому входу второго сумматора, второй вход которого через второй инвертор соединен с выходом третьего умножителя, при этом инвертор соединен также с третьим входом первого сумматора, выход которого через четвертую схему возведения в квадрат соединен с первым входом третьего сумматора и схемы деления, выход второго сумматора через пятую схему возведения в квадрат соединен с вторым входом третьего сумматора, выходом подключенного к второму входу схемы деления, выходом подключенный к входу третьего инвертора, соединенного с входом схемы сложения с постоянным слагаемым, к выходу которой последовательно подсоединена схема деления на постоянное число, схема извлечения корня, вторая схема сложения с постоянным слагаемым, схема деления на постоянное число, вторая схема извлечения корня, схема вычисления обратной тригонометрической функции и цифровой ниям особенностей распространения сейсмических волн в го ном массиве.

1208522

Целью изобретения является повышение информативности способа и устройства путем измерения направления распространения сейсмических волн в географической системе координат.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2— схема преобразователя скорости распространения сейсмических волн в угол, характеризующий основное направление распространения сейсмических волн.

Устройство содержит 1 параллельных каналов (и 4), каждый из которых состоит из последовательно соединенных сейсмодатчиков 1 (см. фиг. 1), частотного фильтра 2, усилителя 3 в режиме ограничения, фильтра 4 амплитудных помех с блоком

5 индикации помехи в канале и настройки фильтра амплитудных помех, 1 порогового каскада 6, формирователя

7 опорного импульса. Один из сеймодатчиков размещен в точке возбужде-. ния сейсмических волн, а другие— в точках, расположенных на окружности с углом 30-60О между ними. Датчик, расположенный на радиусе, совмещенном с северным направлением меридиана, принят за сторону угла, характеризующего основное направление распространения упругих волн в горном массиве, т. е. угла, образованного большой осью эллипса (такую форму имеет фронт распространения сейсмических волн) и северным направлением меридиана.

Каждый канал, за исключением пер.вого, дополнительно содержит последовательно соединенные триггер 8, оконечный каскад 9 (схема И) и преобразователь 10 временных интервалов в код. Первые входы триггеров 8 соединены с выходом формирователя 8 опорного импульса первого канала, а вторые входы — с выходами формирователей 7 своих каналов. Вторые входы оконечных каскадов всех каналов подключены к выходу генератора 11 счетных импульсов. Выходы преобразователей 10 подключены к входам цифрового преобразователя 12 кода в угол, характеризующий основное направление распространения сейсмических волн в массиве горных пород.

Преобразователь соединен с блоком

13 индикации.

I

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Запуск упругих колебаний осуществляется импульсным источником упругих волн — ударным блоком (не

1О

1S

Преобразователь 12 содержит пять схем 14-18 возведения в квадрат, три умножителя 19-21, схему 22 умножения на постоянный множитель, три инвертора 23-25, три сумматора

26-28, схему 29 деления и последовательно соединенные первую вхему

30 сложения с постоянным слагаемым, схему 31 извлечения корня, вторую схему 32 .сложения с постоянным слагаемым, схему 33 деления на постоянное число, вторую схему 34 извлечения корня, схему 35 вычисления обратной тригонометрической функции, входы первых трех схем 14, 15 и 16 возведения в квадрат соединены с выходами преобразователей 10 временных интервалов в код, выход первой схемы 14 возведения в квадрат соединен с первым входом первого умножителя 19 и вторым входом третьего умножителя 21,выход второй схемы

15 возведения в квадрат соединен с вторым входом первого умножителя 19 и первым входом второго умножителя

20, а выход третьей схемы 16 возведения в квадрат соединен с вторым входом второго умножителя 20 и первым входом третьего умножителя 21, выход первого умножителя 19 через схему 22 умножения на постоянный множитель соединен с первым входом первого сумматора 26, второй вход которого через инвертор 23 соединен с выходом второго умножителя 20, подключенного также к первому входу второго сумматора 27, второй вход которого через второй инвертор 24 соединен с выходом третьего умножителя 21, при этом инвертор 24 соединен с третьим входом первого сумматора

26, вйход которого через четвертую схему 17 возведения в квадрат соединен с первыми входами третьего сумматора 28 и схемы 29 деления, выход второго сумматора 27 через пятую схему 18 возведения в квадрат соединен с вторым входом третьего сумматора 28, выходом подключенного к второму входу, схемы 29 деления, выходом подключенного к входу третьего инвертора 25, соединенного с входом схемы 30 сложения.

1208522 показан), расположенным в горном . массиве. Сейсмодатчики 1 преобразу ют колебания горных пород в электрические сигналы, которые проходят через частотный фильтр 2 помех и усиливаются усилителем 3. Для увеличения крутизны фронта первого колебания и уменьшения влияния этого фронта на точность показания усилитель 3 при усилении колебаний работает в режиме амплитудного ограниl0 чения.

Сигнал с выхода усилителя 3 поступает на фильтр 4 амплитудных помех, настроенный таким образом, чтобы не проходили сигналы помехи, сходные по частоте с полезным сигналом, но меньше его по<амплитуде. Затем полезный сигнал поступает на блок 5 индикации помехи и настройки фильтра

4 и на пороговый каскад 6, который выдает прямоугольный импульс в момент прихода полезного сигнала. Формирователи 7 опорного импульса вы- 25 дают короткие треугольные импульсы на входы триггеров 8 по переднему фронту прямоугольного импульса порогового каскада 6. При поступлении опорного импульса от формирователя

7 первого канала на первые вхоцы триггеров 8 последние переворачиваются. В момент поступления сигналов от формирователей 7 своего канала на вторые входы триггеров 8 последние возвращаются в исходное состояние и на их выходах появляются импульсы, длительность которых равна времени распространения упругой волны от точки возбуждения сеисми- 40 ческой волны до датчика соответствующего канала, т, е. временному интервалу между первым и -м импульсами.

Прямоугольные импульсы с выходов

45 триггеров поступают на один из входов оконечного каскада 9, на второй вход которого поступают треугольные импульсы от генератора 11 счетных импульсов. Таким образом, число импульсов на выходе каждого оконечного каскада 9 пропорционально соответствующей длительности импульса с выхода триггера 8. Преобразователь 10 временных интервалов в код преобразует число импульсов соответствуЮщего временного интервала в код, который характеризует скорость распространения сейсмической волны и подается на цифровой преобразователь 12 кода в угол, Преобразователь 12 кода в угол работает следующим образом.

На входы схемы 14- 16 возведения в квадрат поступают сигналы с преобразователей 10. С выхода первой схемы 14 сигналы подаются на первый вход первого умножителя 19 и на второй вход третьего умножителя 21.

С выхода второй схемы 15 возведения в квадрат сигналы поступают на второй вход первого умножителя 19 и на первый вход второго умножителя

20. С выхода третьей схемы 16 сигналы поступают на первый вход третьего умножителя 21 и на второй вход второго умножителя 20. С выхода первого умножителя 19 сигнал поступает на вход схемы 22 умножения на постоянный множитель, а с ее выхода на первый вход сумматора 26. С выхода второго умножителя 20 сигнал через инвертор 23 поступает на второй вход сумматора 26 и на первый вход сумматора 27. На третий вход сумматора 27 поступает сигнал с выхода третьего умножителя 21, который предварительно пройнвертирован инвертором 24. С выхода инвертора

24 сигнал поступает также на второй вход сумматора 27. Сигналы с сумматоров 26 и 27 через схемы t7 и 18 возведения в квадрат поступают на первый и второй входы сумматора

28 соответственно. С выхода схемы

17 сигнал поступает также на первый вход схемы 29 деления, на второй вход которой поступает сигнал с выхода сумматора 28.. С выхода схемы

29 деления сигнал, проинвертированный инвертором 25, поступает на вход схемы 30 сложения с постоянным слагаемым, с выхода которой сигнал поступает на вход схемы 3 1 извлечения корня ° С выхода схемы 31 сигнал поступает на вход второй схемы 32 сложения с постоянным слагаемым, а с ее выхода через схему 33 деления на постоянное число — на вход второй схемы 34 извлечения корня ° С выхода схемы 34 сигнал поступает на схему 35 вычисления обратной тригонометрической функции, которая вычисляет угол между радиусом, соединяющим точку возбуждения сейсмической волg* *arccog а = 2 -Я-и

) = -n

rn V1 V2, где

9 иг, 2

Составитель И.Маслов

Редактор Л.Веселовская Техред А.Комарницкая Корректор Г.Решетник с

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1113

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ны и датчик 1 второго канала, и основным направлением распространения сейсмической волны по формуле

6=V, Ч,;

n-V Ч

Ч, — скорость распространения волны между излучателем и первым датчиком

Y — то же, между излучателем и вторым датчиком, Ч вЂ” то же, между излучателем и третьим датчиком.

Со схемы 35 информация поступает а цифровой индикатор 13.