Устройство для регистрации акустической эмиссии зон динамической структурной перестройки геоматериала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для нераэрушающего контроля деформационного состояния горных выработок, целиков горных пород JI-HZ1 J и инженерных сооружений, а также для исследований в области прогноза горных ударов и землетрясений. Сущность изобретения: с преобразователя 1 упругой энергии в электрическую сигнал поступает на предусилитель 2 и по линии связи 3 - на блоки определения интегральной амплитуды 4, интегральной энергии 5 и количества акустических импульсов 6. Блок 4 включает линейный детектор или балансный перемножитель, соединенный с быстродействующим преобразователем направления в частоту и счетчиком с переменным коэффициентом счета Этот блок позволяет существенно повысить динамический диапазон регистрируемых импульсов . Наряду с дискретными импульсами устройство может измерять шумовой сигнал постоянной и медленно меняющейся амплитуды . 3 ил. СО с 00 ю ю о о N3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 Ч 1/00

ГОСУДАРСТВЕ1НОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ;-„. :, ч гмЯ

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Е туды. 3 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (22) 4792490/25 (22) 26.12.89 (46) 23.06.93. Бюл. N. 23 (71) Институт физики Земли им. О.Ю.Шмид.та (72) М.Н.Любашевский, И.В.Матвеев и

В.А.Моргунов (56) Авторское свидетельство СССР

N. 889944663322, кл. 6 01 Ч 1/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

th 1396105, кл. G 01 Ч 1/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ

АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ЗОН ДИНАМИЧЕСКОЙ СТРУКТУРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ ГЕОМАТЕ РИАЛА (57) Использование: для неразрушающего контроля деформационного состояния горных выработок, целиков горных пород

„„Я „„1822992 А1 и инженерных сооружений, а также для исследований в области прогноза горных ударов и землетрясений. Сущность изобретения: с преобразователя 1 упругой энергии в электрическую сигнал поступает на предусилитель 2 и по линии связи 3 — на блоки определения интегральной амплитуды 4, интегральной энергии 5 и количества акустических импульсов 6. Блок 4 включает линейный детектор или балансный перемножитель, соединенный с быстродействующим преобразователем направления в частоту и счетчиком с переменным коэффициентом счета, Этот блок позволяет существенно повысить динамический диапазон регистрируемых импульсов. Наряду с дискретными импульсами устройство может измерять шумовой сигнал постоянной и медленно меняющейся ампли1822992

20

Изобретение относится к геофизическим методам исследования напряженного состояния земной коры, в частности, к прогнозу землетрясений и служит для оперативного выделения зон динамической структурной перестройки. определения их пространственного расположения.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и повышение информативности измерений.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 — схема блока интегральной амплитуды; на фиг.3 — схема счетчика с переменным коэффициентом счета.

Устройство содержит N приемников сигнала акустической эмиссии, каждая из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя 1 упругой энергии в электрическую, предусилителя 2, линии связи 3, блока 4 определения интегральной амплитуды, блока 5 определения интегральной энергии, блока 6 определения количества акустических сигналов, цифроаналоговых преобразователей 7, блока 8 синхронизации, а также блока 9 предварительной обработки информации, получаемой в блоке определения количества акустических сигналов.

Это устройство работает следующим образом: акустический сигнал, возникающий в исследуемом объекте, возбуждает один или несколько преобразователей 1 упругой энергии в электрическую. Усиленный предварительным усилителем 2 электрический сигнал передается по линии связи 3 на блоки определения интегральной амплитуды и интегральной энергии 4, 5 и количества акустических импульсов 6, Блок определения интегральной амплитуды устроен следующим образом, Сигнал с линии связи поступает на вход линейного детектора 10. Выходной однополярный сигнал поступает на вход быстродействующего преобразователя напряжения в частоту 11, Таким образом, эа время интегрирования, которое задается блоком синхронизации в зависимости от задачи эксперимента, состояние счетчика 12 будет определяться выражением; S - f IA(t)I бт. Блок определения г интегральной энергии сигнала строится по той же схеме, что и блок определения интегральной амплитуды, только вместо линейного детектора 10 ставится лвремножитель и сигнал поступает одновременно на два его входа. а на выходе балансного перемножителя будет сигнал, пропорциональный квадрату мгновенного значения амплитуды сигнала, т.е. за время интегрирования на выходе счетчика 12 будет состояние. опре25

55 деляемое выражением Е = f A (t)dt, т.е. т энергия принятого сигнала за время r .

Счетчик с переменным коэффициентом счета выключает первый счетчик 13 на входе коммутатора и второй счетчик на выходе с последнего, Схема работает следующим образом: в начале цикла счета пока 6-ой разряд счетчика 15 находится в состоянии "О", на его вход приходит сигнал от преобразователя напряжения в частоту ПНЧ через 1— вход коммутатора 14. После прохождения

32 импульсов, 6-ой разряд счетчика 15 переходит в состояние "1" и переключает коммутатор 14. Теперь на вход счетчика 15 приходит только каждый второй импульс от

ПНЧ (работает 2-й канал коммутатора), Следовательно. 7-й разряд счетчика 15 переключится в состояние "1" после прохождения 96 импульсов от ПНЧ, После перехода 7-ro разряда счетчика 15 в состояние "1" на вход счетчика 15 поступает сигнал .с ПНЧ через 3-й канал коммутатора, т.е, с коэффициентом деления равным 4 и т.д. Таким образом, информационная емкость счетчика 15 составит 8160 импульсов, т,е. динамический диапазон регистрации энергии сигнала составит 78 дБ при 8-и разрядном представлении информации.

В устройстве предусмотрена возможность измерения интегральной амплитуды (интегральной энергии) либо всего сигнала, либо только той его части которая превышает порог срабатывания компаратора. Второй режим целесообразен в условиях интенсивных помех, не превышающих уровня полезного акустического сигнала; порог срабатывания устанавливается выше уровня помехи, Кроме того, такой режим позволяет определить среднюю энергию одного импульса за время интегрирования, Изобретение обладает следующими преимуществами; в отличие от известных" устройств. не использующих в полной мере данные об амплитуде и длительности акустической эмиссии, обладая более высокой чувствительностью, данное устройство дает принципиальную возможность регистрировать не только процесс трещинообраэования, как.наиболее интенсивный механизм генерации акустической эмиссии, но и другие механизмы, предшествующие трещинообраэованию и/или приводящие к внутренней перестройке материалов и горных пород, что дает возможность селекции всей совокупности сигналов акустической эмиссии по природе их генерации и контроля различных стадий разрушения материала (упругая, пластическая области, ползучесть, крип, дилатансия, трещинообразование

1822992

4(АП и и Фр э наиалу с&3и

ВхОЫ рд

У саба синхррнцзвцт

Рае, Д

Составитель И. Матвеев

Техред М.Моргентал Корректор С. Пекарь

Редактор

Заказ 2179 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101 различных уровней). Важным преимуществом данного устройства является его и рименение в условиях, при которых дискретные сигналы акустической эмиссии практически сливаются в непрерывный (скважность р1) .5 и когда дискретные методы измерений дают неконтролируемую ошибку, Это прежде всего относится к нарастающему процессу деформирования земной коры в период подготовки землетрясений. 10

Формула изобретения

Устройство для регистрации акустической эмиссии зон динамической структурной перестройки геоматериала, состоящее иэ последовательно соединенных преобра- 15 эователя механических колебаний в пакт рические, усилителя, линии связи компаратора, блока предварительной обработки сигнала, счетчика и регистратора, о т л и ч а к1щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения информативности измерений, к выходу линии связи подключены последовательно линейный детектор или балансный перемножитель, быстродействующий преобразователь напряжения в частоту и счетчик с переменным коэффициентом счета, включающий первый счетчик на входе коммутатора и второй счетчик на выходе последнего, подключенного к входу регистратора.