Устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений

Устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области сейсмологии и может быть использовано при изучении динамических явлений - горных ударов, выбросов . Сущность изобретения: в точке исследований устанавливают излучающий и приемный преобразователи. Регистрируют результирующий сигнал, возникающий в результате взаимодействия зондирующего сигнала и сигнала акустической эмиссии. При этом каждый канал обработки информации содержит, наряду с фильтром и схемой сравнений, также триггер, эмиттерный повторитель и схему ИЛИ, а амплитуда зондирующего сигнала не должна превышать амплитуду сигнала акустической эмиссии 1 ил

К Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц!

CO,С3 (21) 4850284/25 (22) 12.07,90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (72) Б.А.Кузнецов и С.Б.Кузнецов (56) Аппаратура и методика сейсмометрических наблюдений. М.: Наука, 1966, с. 28.

Авторское свидетельство СССР

N 894632, кл. G 01 V 1/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

АКУСТИЧЕСКИХ ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ (57) Использование: в области сейсмологии и может быть использовано при изучении

Изобретение относится к области сейсмологии и может быть использовано при определении сроков наступления землетрясений.

Известно устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений, содержащее сейсмометр с инертным грузом, преобразователь величины смещения в электрический сигнал, усилитель и регистратор, Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность, регистрируется только сам факт начала землетрясений, а накопление энергии в толще земли, являющееся предвестником землетрясений,не обнаруживается.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений, содержащее приемный блок, включающий последовательно соединенные преобразователь, усилитель и канал, Ы, „1778720A1 динамических явлений — горных ударов, выбросов. Сущность изобретения: в точке исследований ycraHaaливают излучающий и приемный преобразователи, Регистрируют результирующий сигнал, возникающий в результате взаимодействия зондирующего сигнала и сигнала акустической эмиссии.

При этом каждый канал обработки информации содержит, наряду с фильтром и схемой сравнений, также триггер, эмиттерный повторитель и схему ИЛИ, а амплитуда зондирующего сигнала не должна превышать амплитуду сигнала акустической эмиссии, 1 ил. обработки информации с фильтром и схемой сравнения, а также регистратор.

Недостаткам данного устройства является низкая чувствительность, невозможкость зафиксировать параметры акустической эмиссии, являющейся предвестником землетрясений, невозможность качественной и количественный обработки результатов проведенных измерений, а также автоматизированного анализа полученных результатов.

Целью изобретения является повышение достоверности регистрации землетрясений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее приемный блок, включающий последовательно соединенные пьезопреобразователь, усилитель и канал обработки инфорл1ации с фильтрол1 и схемой сравнения, а также регистратор,дополнительно введены ll — 1 приемный блок и и передающих блоков, а также генератор, к которому последовательно подключены I778720

15

25

45 коммутатор и ячейка индикации, соединенная с регистратором, в приемный блок до.полнительно введены счетчик и два канала обработки информации, включенных параллельно первому, причем каждый канал дополнен триггером, эмиттерным повторителем и схемой ИЛИ, прямой выход каждого триггера соединен с первым входом соответствующего эмиттерного повторителя и одним из входом схемы ИЛИ других каналов,.а выход схемы ИЛИ подключен к R входу соответствующего ему триггера, выход каждого змиттерного повторителя подключен к входу счетчика, выход каждого фильтра соединен со вторым входом соответствующего ему эмиттерного повторителя, а передающий блок содержит последовательно соединенные генератор сигнала, эмиттерный повторитель, усилитель-формирователь зондирующего сигнала и излучающий преобразователь. а также временной блок, включенный между выходом генератора сигнала и вторым входом эмиттерного повторителя, при этом прямые . выходы триггеров приемного блока подключены к соответствующим управляющим входам усилителя-формирователя зондирующего сигнала, между входом-выходом временного блока и вторыми входами схем сравнения приемного блока включен блок питания, второй выход которого подключен ко входам схем ИЛИ, причем входы-выходы .счетчиков приемных блоков подключены к коммутатору.

На чертеже представлена структурная схема приемопередающего устройства.

Устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений содержит передающий 1 блок и приемный 2 блок, блок 1 содержит генератор сигналов 3, змиттерный повторитель 4, усилитель-формирователь 5 зондирующего сигнала и излучающий преобразователь 6, приемный блок

2 содержит приемный преобразователь 7, усилитель 8, счетчик 9 и три идентичные линейки анализа 10, 11, 12, каждая из них состоит иэ фильтра. 13, 18, 23, схемы сравнения 14, 19, 24, триггера 16, 21, 26, эмиттерного повторителя 17, 22, 27 и схемы

"ИЛИ™ 15, 20, 25, в состав передающего, блока 1 входят также временной блок 28 и блок питания 29, все приемопередающие блоки подключены к блоку обработки, который содержит высокочастотный генератор, коммутатор, ячейку индикации и регистратор.

Устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений работает следующим образом. Ультразвуковые излучатель 6 и приемник 7 крепятся в толще земли, При наличии напряжений в толще земли, являющихся предвестником землетрясения, в ней появляется акустическая эмиссия, величина которой крайне мала и практически не фиксируется современной аппаратурой, поэтому основной задачей устройства является измерение параметров акустической эмиссии и прогнозирование процессов,протекающих в толще земли. По команде временного блока 28 блок питания 29 запитывает все каскады приемного блока 2, при этом генератор сигналов 3 передающего блока 1 все время находится под напряжением. Акустический сигнал из толщи земли принимается приемным преобразователем 7, в котором он преобразуется в электрический, далее он усиливается до заданной величины в усилителе 8 и поступает в три линейки анализа 10, 11, 12 на входы фильтров 13, 18, 23. Каждый фильтр имеет строго определенную полосу пропускания частот, низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную. Принятый сигнал проходит все фильтры и поступает на вход подключенных к их выходам схем сравнения 14, 19, 24, а на их другой вход поступает сигнал от блока питания s виде напряжения определенной величины. Основной задачей схемы сравнения всех линеек анализа является определение максимальной амплитуды сигнала на выходе одного из фильтров. Для этого на вторые входы всех схем сравнения

35 подается опорное напряжение и если амплитуда сигнала акустической на выходе фильтра превышает амплитуду опорного напряжения, то результирующий сигнал поступит на вход триггера, подключенного к выходу данной схемы сравнения и на его прямом выходе появится сигнал логической

"1", который поступает на соответствующий управляющий вход усилителя-формирователя 5 зондирующего сигнала, где устанавливается (задается) требуемый коэффициент усиления. Кроме того,он поступаеттакже на входы элементов ИЛИ двух других линеек анализа и далее на входы R триггеров этих линеек. При этом триггеры

50 . устанавливаются в исходное состояние, т.е. на их прямых выходах подтверждается или появляется сигнал логического "0". Эмиттерные повторители 17, 22, 27 всех линеек анализа в это время не работают, т.к. на них и счетчик 9 напряжение от блока питания 29 не поступает. Через определенное время генератор сигналов 3 выдает сигнал во временной блок 28, а также на вход эмиттерного повторителя 4, на второй вход которого также подается сигнал с выхода временного

1778720 блока 28. Временной блок 28 срабатывает и выдает сигнал в блок питания 29. который в свою очередь запитывает все эмиттерные повторители 17, 22, 27 и счетчик 9, а также усилитель-формирователь зондирующего сигнала 5. Сформированный по длительности и частоте сигнал поступает на вход усилителя-формирователя зондирующего сигнала 5, у которого уже на предыдущем этапе задан коэффициент усиления, где усиливается до заданной величины и поступает в излучающий преобразователь 6, в котором сигнал преобразуется в акустический и излучается в сторону приемного преобразователя (фиг. За). В результате взаимодействия сигналов акустической эмиссии (фиг. Зв) и излученного зондирующего сигнала последний искажается (фиг. Зс) и поступает на чувствительную площадку приемного преобразователя 7, где преобразуется в электрический сигнал. С выхода приемного преобразователя сигнал поступает в усили тель 8, где усиливается и с его выхода поступает на входы всех фильтров 13, 18. 23 линеек анализа 10, 11, 12, где выделяется из шумов в заданной полосе частот и поступает на входы подключенных к их выходам эмиттерных повторителей 17, 22, 27. Пусть на начальном этапе максимальный сигнал акустической эмиссии был выделен на выходе фильтра 13 первой ячейки анализа 10, т.е. сработал триггер 16 и запретил через схемы

ИЛИ 20, 25 прием сигнала в других ячейках анализа 11, 12. Поэтому сигнал с выхода фильтра 13 первой ячейки 10 анализа поступает через эмиттерный повторитель 17 в счетчик 9. Следует отметить одну важную особенность — амплитуда акустического зондирующего сигнала не должна превышать амплитуду сигнала акустической эмиссии. Если амплитуды этих сигналов равны или амплитуда сигнала акустической эмиссии больше, то в искаженном в результате взаимодействия этих сигналов принятом сигнале счетчик 9 считает каждый "выброс" (пик) в сигнале за отдельный импульс и сумма импульсов принятого сигнала (частота) будет отличаться от суммы импульсов (частоты) излучен ного сигнала, что позволяет по их разности судить о величине напряжений в толще земли и по увеличению во времени разности частот определить величину усиливающихся напряжений в земле, а по изменению спектра частот определять время начала землетрясения. Таким образом, вся зафиксированная информация хранится в памяти счетчиков 9 приемопередающих блоков. Затем автоматически или оператор в определенное время проводят опрос информации со всех счетчиков 9. При этом на

20

35

4О

45, повторителем и схемой ИЛИ, прямой выход каждого триггера соединен с первым вхо50

10 вычитающий вход счетчика or генератора высокой частоты начинают поступать импульсы, которые проходят через коммутатор. Эти же импульсы поступают также через коммутатор в ячейку индикации, где отображаются на индикаторах, и фиксируются в регистраторе. По окончании опроса всех счетчиков 9 выявляют приемопередающий блок, имеющий максимальную разность частот,и таким образом определяется предполагаемый эпицентр будущего землетрясения. Величина предполагаемого землетрясения определяется по скорости увеличения напряжений в. толще земли вединицу времени.

Использование предлагаемого устройства позволяет значительно повысить чувствительность существующих сейсмометров и повысить достоверность прогноза, Одновременно появляется возможность заранее выводить людей. домашних животных и технику из опасной эоны, а следовательно уменьшить ущерб и количество финансовых затрат на ликвидацию последствий землетрясения, Формула изобретения

Устройство для регистрации акустических предвестников землетрясений, содержащее приемный блок, включающий последовательно соединенные пьезопреобразователь, усилитель и канал обработки информации с фильтром и схемой сравнения, а также регистратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности регистрации, в устройство дополнительно введены n — 1 приемный блок и п передающих блоков, а также генератор, к которому последовательно подключены коммутатор и ячейка индикации, соединенная с регистратором, в приемный блок дополнительно введены счетчик и два канала обработки информации, включенных параллельно первому, причем каждый канал дополнен триггером, эмиттерным дом соответствующего эмиттерного повторителя и одним из входов схемы ИЛИ. других каналов, а выход схемы ИЛИ подключен к R-входу соответствующего ему триггера, выход каждого змиттерного повторителя подключен к входу счетчика, выход каждого фильтра соединен с вторым входом соответствующего ему эмиттерного повторителя, а передающий блок содержит последовательно соединенные генератор сигнала, эмиттерный повторитель, усилитель-формирователь зондирующего сигнала и излучающий преобразователь, а также временной блок, включенный между выхо1778720

8 дом генератора сигнала и вторым входом эмиттерного повторителя, прямые выходы триггеров приемного блока подключены к соответствующим управляющим входам усилителя-формирователя зондирующего сигнала, между входом — выходом временI < г

Составитель Б. Кузнецов

Редактор Т. Полионова Техред М,Моргентал Корректор И. Шмакова

Заказ 4192 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

1 !

I

L ного блока и вторыми входами схем сравнения приемного блока включен блок питания, второй выход которого подключен к входам схем ИЛИ, причем, входы — выходы счетчи5 ков приемных блоков подключены к коммутатору.