Устройство для автоматического сейсмоакустического контроля состояния массива горных пород

Устройство для автоматического сейсмоакустического контроля состояния массива горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к геофизике и предназначено для контроля устойчивости массива горных пород. Цель изобретения - повышение надежности контроля за счет повышения помехозащищенности. Принцип работы устройства основан на увеличении длительности, измеренной по уровню от максимальной амплитуды акустических импульсов при их распространении в массиве горных пород, за счет увеличения отношения амплитуды кода к амплитуде регулярной компоненты импульса с ростом расстояния от источника. Геофоном, установленным в контролируемом массиве, принимают акустические импульсы, усиливают усилителем, определяют длительность принятого импульса путем формирования прямоугольного импульса с длительностью, равной длительности этого импульса по уровню от его максимальной амплитуды, пропускают через дискриминатор, регистрируют и индифицируют индикатором. Таким образом, импульсы акустической эмиссии из окружающей геофон области выделяются из общего акустического фона массива. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (Н) (SD 4 G 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4234656/24-25 (22} 22.04.87 (46) 23.05.89. Бюл. Н 19 (71) Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" (72) А,В.Мищенко и В,А.Малашенков .(53) 550-83(088,8), (56) Падирапвили Н.P. Геофизические исследования на пологих рудных пластах. М.:, Недра:, 1977, с. 87.

Авторское свидетельство СССР

N 1057913, кл. G Ol V 1/24, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ. МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к геофизике и предназначено для контроля устойчивости массива горных пород. Цель изобретения - повышение надежности контроля за счет повышения омехозаЦищенности. Принцип работы устройства

Изобретение относится к геофизике и предназначено для контроля устойчивости массива горных пород с исполь- зованием сейсмоакустических методов.

Цель изобретения - повышение надежности контроля состояния массива горных пород за счет повышения помехозащищенности.

Сущность устройства заключается в том, что при распространении акустических импульсов в массиве горных пород происходит монотонное увеличение длительности волновых пакетов основан на увеличении длительности, измеренной по уровню от максимальной амплитуды акустических импульсов при их распространении в массиве горных пород, за счет увеличения отношения амплитуды кода.к амплитуде регулярной компоненты импульса с ростом расстояния от источника. Геофоном, установленным в контролируемом массиве, принимают акустические импульсы, усиливают усилителем, определяют длительность принятого импульса путем формирования прямоугольного импульса с длительностью, равной длительности этого импульса по уровню от его мак.симальной амплитуды, пропускают через дискриминатор, регистрируют и ннди4>ицируют индикатором. Таким образом, импульсы акустической эмиссии иэ ок ружающей геофон области выделяются из общего акустического фона масси-. ,ва. 3 ил. акустических импульсов, определенной по уровню от максимальной амплитуды, с ростом расстояния от источника за счет различия скоростей продольной и поперечной волн и рассеяния энергии акустической волны на неоднородностях, присущих каждому массиву, а также на том, что первичные импульсы, ннициирующие волновой процесс, имеют меньшую длительность для акустической эмиссии по сравнению с первичными импульсами акустических помех.

1481699

Располагая геофон в контролируемой области массива, определяя длительность принимаемых импульсов по уровню от максимальной амплитуды и регистрируя лишь те из них, длительность которых меньше величины, соответствующей расстоянию от геофона до границы контролируемой области, можно выделять импульсы акустической 10 эмиссии на контролируемой области из общего акустического фона массива, включающего импульсы акустических помех и акустической эмиссии из других частей массива, тем самым повы- 15 шая помехозащищенность, а следова" тельно, и надежность контроля состояния массива.

На фиг.l показана структурная схема устройства; на фиг.2 — схема дис- 20 криминатора импульсов по длительности; на фиг.3 — схема блока унравления.

Устройство (фиг.l) содержит геофон 1, усилитель 2, двухполупериодный 25 выпрямитель 3, пороговый формирователь 4, первый триггер 5, схему 6 совпадений, фильтр 7 нижних частот, пиковый детектор 8, делитель 9, компаратор 10, второй триггер 11, дискриминатор 12 импульсов по длительности, счетчик 13 числа импульсов, блок 14 управления и индикатор 15.

Буквой R обозначены. входы сброса первого и второго триггеров и пикового 35 детектора.

Геофон подключен к входу усилителя 2, выход которого подключен к входу двухполупериодного выпрямителя

3, к выходу которого подключены вхо- 40 ды фильтра 7 нижних частот и орогового формирователя 4, выход порогоого формирователя 4 подключен к вхоу первого триггера 5, выход которого подключен к входу схемы 6 совпаде- 45 ний, а выход фильтра 7 нижних частот подключен к входам компаратора 10 и пикового детектора 8, выход последнего подключен к входу делителя 9, выход которого соединен с входом ком- 50 гаратора 10, выход которого подключен к входу второго триггера 11, выход которого подключен к второму входу схемы 6 совпадений, выход которой подключен к входу дискриминатора 12 55 импульсов по длительности, выход пос леднего. подключен к входу блока 14 управления и к входу счетчика 13, выход которого подключен к входу индикатора 15, а выход блока 14 управления подключен к входам сброса пикового детектора 8, первого 5 и второго

ll тригперов.

Устройство работает следующим образом.

Акустические импульсы принимают установленным в контролируемый массив геофоном 1 и усиливают усилителем 2. Затем с помощью части устройства, состоящей из двухполупериодного выпрямителя 3, порогового формирователя 4, первого триггера 5, фильтра 7 нижних частот, пикового детектора 8, делителя 9, компаратора 10, второго триггера 11 и схемы

6 совпадений, определяют длительность принятого импульса путем формирования прямоугольного импульса с дли.тельностью, равной длительности этого импульса по уровню от его максимальной амплитуды..

Передний фронт прямоугольного импульса, формируемый с помощью порогового формирователя 4, первого триггера 5 и схемы 6 совпадений, совпадает по времени с началом принятого акустического импульса, а задний фронт формируют с помощью фильтра 7 нижних частот, пикового детектора 8, делителя 9, компаратьра 10, второго триггера 11 и схемы 6 совпадений в момент, когда огибающая импульса становится в определенное число раз (например, в пять раз) меньше своего максимального значения.

Дискриминатор 12 импульсов по длительности пропускает лишь те прямоугольные импульсы, длительность которых меньше длительности импульсов от ближайшего к геофону источника акустических помех, .Количество импульсов регистрируют счетчиком 13 и индифицируют индикато ром 15. Таким образом производится выделение импульсов акустической эмиссии помех, возникающих в результате работы различного горно-технологического оборудования, а также выделение акустической эмиссии от сферического объема массива, располо,женного вОкруг геофона, на акустической эмиссии всего массива, Устройство работает следующим об-, ра,зом.

Акустический импульс, принятый re офоном 1,. преобразуется в электричесДискриминатор 12 длительности (фиг.2) состоит из ждущего мультивибратора 16 с регулируемой длительностью выходного импульса и схемы 17 сложения на элементе ИЛИ-НЕ и работает следующим образом. 30

Приходящий сформированный из волнового пакета импульс положительной полярности передним фронтом запускает ждущий мультивибратор 16, длительность которого может изменяться вруч- З5 ную оператором, и поступает на первый вход схемы 17 сложения ИЛИ-НЕ.

На второй вход схемы 17 сложения

ИЛИ-НЕ приходит отрицательный импульс ждущего мультивибратора 16.

При их сложении на выходе схемы 17

ИЛИ-НЕ возникает импульс положительной полярности только в том случае, если длительность входного импульса меньше длительности ждущего мульти- 45 вибратора 16. Одновременно выпрямленный сигнал подается на вход фильтра 7 нижних частот, выделяющего огибающую волнового пакета. Пиковый детектор 8 "запоминает" максимальное Вр значение амплитуды огибающей волнового пакета, а делитель 9 уменьшает это значение в определенное число (например, в шесть раз). Сигнал с делителя подается на первый вход компаратора 10, в то время как на второй вход компаратора подается сигнал с выхода фильтра 7 нижних частот.

При нарастании амплитуда огибающей

5 14816 кий сигнал, усиливается усилителем

2, поступает в двухполупериодный выпрямитель 3, который выпрямляет его. Выпрямленныи сигнал подается на вход порогового формирователя 4, который при превышении амплитудой сигнала порогового уровня формирует прямоугольный импульс, переключающий первый триггер 5, предварительно 10 установленный,в состояние "Логический 0" в состояние "Логическая I".

Выход триггера 5 подключен к входу .схемы 6 совпадений. К второму входу схемы 6 совпадений подключен выход 15 второго триггера 11, предварительно установленного в состояние "Логическая "1". Таким. образом, в результате изменения состояния первого триггера 5 схема 6 совпадений формирует 20 передний фронт прямоугольного импульса, подающегося на дискриминатор 12 импульсов по длительности.

99 6 сигнала с фильтра 7 нижних частот всегда выше, чем уровень сигнала с

J делителя 9. При спаде амплитуды оги бающей наступает такой момент, когда уровень сигнала с фильтра 7 нижних частот становится меньше уменьшенной в определенное число раз максимальной амплитуды огибающей с делителя 9. В этот момент компаратор 10 вырабатывает прямоугольный импульс, устанавливающий второй триггер 11 в состояние "Логический "0 . В результате этого на выходе схемы 6 совпадеI ний формируется задний фронт прямоугольного импульса. Прямоугольный импульс, формируемый схемой 6 совпадений, подается на вход дискриминатора прямоугольных импульсов по длительности.

Блок 14 управления (фиг.3) состоит из ждущего мультивибратора 18, дифференцирующей цепи 19 и ключа 20, причем вход ждущего мультивибратора подсоединен к выходу схемы совпадений, а выход подключен к входам ключа 20 и дифференцирующей цепи 19, вы— ход последней подключен к R-входам сброса первого и второго триггеров, а выход ключа 20 подключен к входу сброса пикового детектора 8.

Схема работает следующим образом.

11рямоугольные импульсы, пришедшие от схемы 6 совпадений (фиг.1), задним фронтом запускают ждущий мульти— вибратор 19, вырабатывающий отрицательный прямоугольный импульс, который открывает своим задним фронтом ключ 20, сбрасывающий в "0" напряжение пикового детектора 8. Дифференцирующая цепочка 2 дифферениирует прямоугольный импульс и положительным импульсом, образовавшимся в результате дифференцирования заднего фронта импульса, устанавливает триггеры 5 и !1 в исходное состояние.

Дискриминатор 12 пропускает лишь те импульсы, длительность которых меньше определенного значения, задаваемого заранее и соответствующего расстоянию до ближайшего источника акустических помех. Число импульсов, пропускаемых дискриминатором 12, подсчитывается счетчиком 13 и индифицируется индикатором 15, Блок 14 ре»гирует на задний фронт прямоугольного импульса, поступающего со схемы 6 совпадений, и формирует. импульсы, сбрасывающие пиковый детектор 8, пер1481699 вый триггер 5 и второй тригтер б в состояние ожидания. формула изобретения

Устройство для автоматического сейсмоакустического контроля состояния массива горных пород, содержащее последовательно соединенные геофон, усилитель, индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цельн повышения надежности контроля за счет повышения помехозащищенности, оно снабже но двухполупериодным выпрямителем, 15 пороговым формирбвателем, первым триггером, фильтром нижних часто, пиковым детектором, делителем, компаратором, вторым триггером, схемой совпадений, дискриминатором прямо» 20 угольных импульсов по длительности, I блоком управления и счетчиком, причем выход усилителя подключен к входу двухполупериодного выпрямителя, к выходу которого подключены входы фильтра нижних частот и порогового формирователя, выход последнего подключен к входу первого триггера, Bbl ход которого подключен к первому входу схемы совпадений, а выход фильтра нижних частот подключен к второму входу компаратора и входу пикового детектора, выход пикового детектора подключен к входу делителя, выход которого соединен с первым входом компаратора> выход которого подключен к входу второго триггера, выход которого подключен к второму входу схемы совпадений, выход которой подключен к входу дискриминатора прямоугольных импульсов по длительности, первый выход которого подключен к входу счетчика, выход которого подключен к входу индикатора, а второй .выход дискриминатора подключен к входу блока управления, выход которого подключен к входам сброса пикового детектора, первого и второго триггеров °

1481 699

Фиг.2

Составитель А.Величко

Редактор А.Козориз Техред Л. Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2685/47 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101