Устройство определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород

Устройство определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски к

Социапистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.06.77 (21) 2496417/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. К„

Е 21 С 39/00

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень №24

Дата опубликования описания !0.07.80 (53) УДК 622.831..3 (088.8) дс делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Берон, Е. С. Ватолин, И. Н. Точкин, В. П. Архипов и С. А. Свиридов

Ордена Трудового Красного Знамени институт горного дела им. А. А. Скочинского Министерства угольной промышленности СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В МАССИВЕ ГОРНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженного состояния и изучения массива горных пород.

Известно устройство определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород, содержащее датчики, усилители, генератор, основной реверсивный счетчик реле времени, блок индикации (1) .

Недостатком известного устройства является большая погрешность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным реверсивным счетчиком, триггером, двумя схемами И, тремя схемами ИЛИ, двумя формирующими ключами и дифференциальным дискриминатором, состоящим из двух пороговых элементов нижнего и верхнего уровня, выходы которых через схему ИЛИ связаны с ключем, при этом выходы усилителей подключены через первую схему ИЛИ ко входам пороговых элементов дифференциальнс

ro дискриминатора, выход которого соединен с одним из входов первой схемы И, другой ее вход связан с выходом генератора

«9 и входом второй схемы И, а выход — со входом второй схемы ИЛИ,другой вход которой соединен со входом третьей схемы ИЛИ и выходом второй схемы И, второй вход второй схемы И подключен к выходу триггера и ко входу основного реверсивного счетчика, один из входов триггера связан через первый формирующий ключ с выходом одного из усилителей, а второй вход через дополнительный реверсивный счетчик с выходом второй схемы ИЛИ, другой вход дополни1о тельного реверсивного счетчика через второй формирующий ключ связан с пороговым элементом нижнего уровня дифференциального дискриминатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — график поясняющий причина возникновения ошибки в измерении времени при постоянном пороге ограничения; на фиг. 3 — график, поясняющий принцип повышения точности при измерении времени распространения упругой волны в массиве горных пород.

Так как любая электрическая схема имеет порого чувствительности отличный от нуля, то ошибка при измерении времени рас?44136 пространения упругой волны с помощью известного устройства равна 1= изм — 1ист = 2 — 1 ь где t „„— истинное время распространения упругой волны;

1и1„ — время, измеренное при определен- з ном уровне срабатывания реле времени, равным U >, t — время, через которое включается реле времени от момента появления сигнала в точках А и Б;

t 2 — время, через которое выключается реле времени от момента появле. ния сигнала в точках А и Б.

В предлагаемом устройстве все сводится к учету этой ошибки, т.е. к измерению. ист = tnt .— М, 15

Это реализуется в предлагаемом устрой-. стве, которое имеет два порога срабатывания дифференциального дискриминатора: нижний U < и верхний U2 причем 1.1 2 — — 2U1.

--"- ."-t и t2 — время нарастания крутизны передних фронтов сигналов от значе- 20 ний U2 до U,.

Разница во времени, нарастания крутизны фронтов 2 2 1! является ошибкой измерения, которую учитывает предлагаемое устройство.

Таким образом, истинное время распрост. ранения упругой волны

t ист — t изм — ht зафиксируется на цифровом табло предлагаемого устройства. зо

Устройство содержит датчики 1 и 2, усилители 3 и 4, реле 5 времени, генератор 6, логические схемы ИЛИ 7, 8, 9 и 10, основной реверсивный счетчик 11, блок 12 индикации, пороговые элементы 13 и i4, верхнего и нижнего уровня сигналов, соответственно, ключ 15, формирующие ключи 16 и

17, логические схемы И 18 и .19, дополнительный реверсивный счетчик 20, триггер

21, возбудитель 22 упругих волн.

4О

Датчики 1 и 2 подключены к усилителям

3 и 4, которые подключены в свою очередь к реле 5 времени и к схеме ИЛИ 8. Генератор 6 соединен с реле 5 времени и со схемами И 18 и 19.

Выход реле 5 времени подключен через 4> схему ИЛИ 7 к основному реверсивному счетчику 11 и далее к блоку 12 индикации.

Выход схемы ИЛИ 8 соединен с пороговыми элементами 13 и 14 верхнего и нижне го уровней. Выходы пороговых элементов соединены через схему ИЛИ 9 с ключом 15.

Выход элемента 13 верхнего порогового уровня соединен через формирующий ключ 17 с дополнительным реверсивным счетчиком 20.

Два пороговых элемента верхнего и нижнего уровней, схема ИЛИ и ключ представ- ss ляют собой дифференциальный дискриминатор.

Выход ключа 15 соединен со схемой И

18, которая через схему ИЛИ .10 соединена с дополнительным реверсивным счетчиком 20.

Выход схемы И 19 соединен со схемой

ИЛИ 7, Второй вход схемы И 19 соединен с выходом триггера 21 и со входом основного реверсивного счетчика 11.

Один вход триггера соединен с выходом дополнительного реверсивного счетчика 20, второй вход через формирующий ключ 16 с выходом усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Упругая волна, создаваемая возбудителем 22, распространяется по массиву горных пород, в результате чего сначала срабатывает датчик 1, а затем через некоторый промежуток времени датчик 2.

Сигнал с датчика 1 после усиления вклю. чает реле 5 времени и поступает через логическую схему ИЛИ 8 на пороговые элементы 13 и 14 верхнего и нижнего уровней дифференциального дискриминатора. При превышении порогов на выходе ключа 15 формируется прямоугольный импульс, по длительности равный времени нарастания фронта сигнала. Импульс с ключа 15 поступает на логическую схему И 18, открывая ее на время, равное длительности импульса. Дополнительный счетчик 20 работает в реверсивном режиме и заполняется импульсами генератора 6 в течение действия сформированного импульса, С появлением сигнала на верхнем пороговом каскаде на выходе формирующего ключа 17 формируется сигнал, подготавливающий счетчик 20 к режиму прямого счета.

С приходом сигнала с датчика 2, в счетчике 20 записывается число импульсов, пропорциональное времени наростания крутизны фронта с датчика 2, но так как в счетчике 20 уже была записана информация о времени нарастания фронта сигнала с датчика 1, то в счетчике 20 фиксируется разность между временами нарастания фронтов сигналов с обоих датчиков 1 и 2, т.е. фиксируется ошибка.

Формирующий ключ 16 запускается от сигнала, приходящего от датчика 2 и управляет триггером 21, последний в свою очередь включает оба счетчика 20 и 11 в реверсный режим и через логическую схему

И 19 с генератора 6 импульсы поступают в счетчики 20 и 11. Когда в счетчике 20 информация соечитается до О, вырабатывается сигнал, приводящий триггер 21 в исходное состояние, а он в свою очередь прекращает работу счетчиков 20 и 11. На блоке 12 индикации от основного счетчика 11 остается истинная информация о времени распространения упругой волны.

Устройство для определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород позволяет по сравнению с известным повысить точность в определении времени распространения упругих волн при приходе на датчики сигналов различной частоты и

744136

5 амплитуды, что особенно важно при ленин напряженного состояния и массива горных пород. опредесвойств

Формула изобретения

Устройство определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород, содержащее датчики, усилители, генератор, основной реверсивный счетчик, реле времени, блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено дополнительным реверсивным счетчиком, триггером, двумя схемами И, тремя схемами ИЛИ, двумя формирующими ключами и дифференциальным дискриминатором, состоящим из двух пороговых элементов нижнего и верхнего уровней, выходы которых через схему ИЛИ связаны с ключом, при этом выходы усилителей подключены через первую схему ИЛИ ко входам пороговых элементов дифференциального дискриPfo

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

476531, кл. G 01 V 1/34, 1975 (прототип). ь минатора, выход которого соединен с одним из входов первой схемы И, другой ее вход связан с выходом генератора и входом вто. рой схемы И, а выход — со входом второй схемы ИЛИ, другой вход которой соединен со входом третьей схемы ИЛИ и выходом второй схемы И, второй вход второй схемы И подключен к выходу триггера и ко входу основного реверсивного счетчика, один из входов триггера связан через первый формирующий ключ с выходом одного из усилителей, а второй вход через дополнительный реверсивный счетчик с выходом второй схемы ИЛИ, другой вход дополнительного реверсивного счетчика через второй формирующий ключ связан с пороговым элементом нижнего уровня дифференциального дискриминатора.

744136

Составитель P. Иванова

Редактор Е. Дорошенко -:-- - - Техред К. Шуфрнч Корректор Ю. Макаренко

Заказ 3776/7 Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филнал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4