Устройство для оценки энергетических характеристик динамических процессов в массиве горных пород

Устройство для оценки энергетических характеристик динамических процессов в массиве горных пород

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

„„972437 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 25.08.80 (21) 2980397/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5!) М К„, з

G 01 V !/28

Государственный комитет

Опубликовано 07.1! .82. Бюллетень № 41

Дата опубликования описания 17.1!.82 (53) УДК 550.834 (088.8) ло делам кзобретенкй и открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Сбоев и В. И. Востриков

fthm" ю:;., »»»

»< I

« ил; „-,, Институт горного дела Сибирского отделения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В МАССИBE ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на рудных и нерудных месторождениях для оценки энергетических характеристик динамических процессов, возникающих в горном массиве, например, при взрывах, горных ударах и т. д., в широком диапазоне частот и позволяет определить энергию всего колебательного процесса динамического явления.

Известна для измерений в акустике система для энергетической оценки акустической эмиссии, состоящая из энергетического процессора, предназначенного для энергетической оценки сейсмической и акустической информации, который включает первичный преобразователь, усилитель, умножитель, фильтр и систему индикаторов 11!.

Высокая погрешность измерения в этом устройстве обусловлена выбранным методом и использованием однокомпонентного сейсмопреобразователя.

На ибо зее близки м технически м решением к ." едлагаемому является устройство для оце11ки энергетических характеристик динамических процессов в массиве горных пород, состоящее из первичного сейсмопреобразователя, соединен ного последовател ьно с усилителем, линией связи и регистрирующим устройством. Кроме того, в устройстве имеется процессор для эне1 .гетической оценки отдельных импульсов ll llамического процесса. llo которому судят об энергии всего процесса !2).

Однако данное устройство также дает большие погрешности оценки.

Целью изобретения является повышение точности и информативности энергетической оценки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для оценки энергети 1еских характеристик динамических про1,вссов, состоящем из первичного сейсмопреобр 1зователя, соединенного последовательно с усилителем и линией связи, и регистрирующего устройства, первичный сейсмопреобразователь выполнен в виде трехкомпонецтного сейсмопреобразователя и в устройство введены соединенные с усилителем трехканальный блок аналоговой обработки сейсмосигналов, каждый из каналов которого состоит из последовательно соединенных аттенюатора, фильтра, нормирующего усилителя и формирователя модуля мгновенного

972437 значения переменного напряжения, трехканальный блок цифровой обработки сигналов,каждый из каналов которого состоит из четырех подканалов с общим входом, подключенным к выходу блока аналоговой обработки, состоящих из последовательно соединенных компаратора с пороговым уровнем, отличающимся от уровня соседнего подканала в два раза, схема совпадения, схема «Счет, память, индикация», а выходы подканалов подсоединены к суммирующему счетчику с памятью и индикацией, блок счетных импульсов, состоящий из генератора, к выходу которого подключены последовательно четыре делителя частоты, выходы которых соединены с вторыми входами схем совпадений соответствующих подканалов блока цифровой обработки сигналов, причем первый делитель соединен со схемой совпадения подканала с наибольшим пороговым уровнем, блок управления, состоящий из последовательно соединенных схемы управления и таймера, центральный счетчик, на вход которого подключены выходы блоков цифровой обработки сигналов, а выход соединен с регистрирующим устройством, причем выходы схемы управления соединены со схемами «Счет, память, индикация» каждого подканала, с центральным счетчиком и регистрирующим устройством1 а вход блока управления соединен с выходами компараторов подканалов с наименьшимм пороговым уровнем.

На чертеже дана структурная схема устройства.

Устройство состоит из трехкомпонентного первичного сейсмопреобразователя 1, многоканального усилителя 2 заряда, блоков 3 — 5 аналоговой обработки сигналов по каждой измеряемой компоненте отдельно, блоков 6 — 8 цифровой обработки сигналов, блока 9 счетных импульсов, блока 10 управления, центрального счетчика 11 и регистрирующего устройства 12.

Каждый блок аналоговой обработки сигнала включает аттенюатор 13, фильтр 14, усилитель 15 и формирователь 16 модуля мгновенного значения переменного напряжения. Три аналоговых блока цифровой обработки сигнала состоят каждый из компараторов 17, схем 18 совпадения, схем 19

«Счет, память, индикация» и суммирующего счетчика 20 компоненты. Блок 9 счетных импульсов содержит задающий генератор 21 и четыре схемы делителей 22 — 25. В блок 10 управления включены таймер 26 и схема 27 управления.

В устройстве трехкомпонентный первичный преобразователь 1 соединен с многоканальным усилителем 2 заряда, три выхода которого соединены с тремя блоками 3 — 5 аналоговой обработки сигналов. В каждом блоке аналоговой обработки включены последовательно аттенюатор 13, фильтр 14, усилитель 15 и формирователь 16 модуля мгновенного значения переменного напря!

О i 5 зо

25 зз

45 и

55 жения, выход которого соединен с четырь",я схемами компараторов 17 блоков 6 — 8 цифровой обработки сигнала. Выходы каждого компаратора соединены со схемами 18 совпадения, на второй вход которых поступают импульсы с соответствующих делителей 22 — 25.

Выходы схем 18 совпадений соединены со схемами 19 «Счет, память, индикация», на вторые входы которых поступают сигналы со схемы 27 управления, а выходы соединены с суммирующим счетчиком 20 «Компонента, память, индикация», на который также поступают сигналы со схемы 27 упра вления.

Сигналы с суммирующих счетчиков 20 каждого блока цифровой обработки поступают на центральный счетчик 11, куда поступают импульсы со схемы 27 управления.

Выход центрального суммирующего счетчика 11 соединен с регистрирующим устройством 12, на второй вход которого поступают сигналы со схемы 27 управления. Выход компаратора по нижнему уровню обрабатываемого сигнала в каждом блоке цифровой обработки соединен со схемой таймера

26, выход которого соединен со схемой 27 управления.

Трехкомпонентный первичный преобразователь 1 предназначен для приема механических колебаний, возникающих в массиве горных пород, и преобразования их в электрический сигнал раздельно по трем компонентам (по трем взаимно перпендикулярным направлениям) .

Многоканальный усилитель 2 заряда предназначен для усиления электрических сигналов, поступающих с первичного трехкомпонентного преобразователя раздельно по каждой компоненте.

Блок 3 аналоговой обработки сигнала предназначен для преобразования измеряемой информации к форме, удобной для цифровой обработки, и включает аттенюатор 13, который нормирует сигнал по амплитуде, фильтр 14, выделяющий полосу частот, усилитель 15 преобразованного сигнала и формирователь 16 модуля мгновенного значения переменного напряжения, который преобразует сигналы в однополярные путем переворачивания отрицательных импульсов.

Блок 9 счетных импульсов включает кварцевый генератор 21 и четыре делителя 22 — 25 частоты и предназначен для вырабатывания счетных импульсов определенной частоты, необходимых для заполнения обрабатываемого импульса по четырем уровням.

Блок 10 управления обработкой сигнала включает таймер 26 и схему 27 управления.

Таймер 26 предназначен для программирования временных интервалов, с которыми необходимо производить обработку сигнала, а схема 27 управления — для управ972437

20

Зо

Форлула изобретения

55 ления счетными и регистрирующими сх„-. мами.

Блоки 6 — 8 цифровой обработки предназначены для счета импульсов заполнения по определенным уровням принимаемого сигнала, а затем общего суммирования их и включает каждая по четыре компаратора 17, четыре схемы 28 совпадения, чет ре схемы 19 «Счет, память, индикация» и один суммирующий счетчик 20 «Компонента, память, индикация».

Компаратор 17 предназначен для передачи импульсов разрешения схеме 18 совпадения при повышении сигналов заданного уровня и настроен на один из соответствующих уровней.

Схема 18 совпадения предназначена для пропускания счетных импульсов, поступающих с одного из соответствующих делителей частоты задающего генератора при поступлении импульсов разрешения с компаратора.

Схемы 19 «Счет, память, индикация» фиксируют число импульсов соответствующего заполнения по определенному уровню сигнала.

Суммирующие счетчики 20 предназначены для итогового счета сосчитанных импульсов по четырем уровням заполнения по каждой из компонент.

Устройство работает следующим образом.

Механические колебания, возникающие в массиве горных пород, принимаются трехкомпонентным первичным преобразователем 1, преобразуются в электрические сигналы по трем взаимно перпендикулярным направлениям и передаются многоканальному усилителю 2 заряда, где усиливаются раздельно по каждой компоненте и подаются в блоки 3 — 5 аналоговой обработки сигнала. Аттенюаторами 13 сигналы нормируются по амплитуде, затем с помощью фильтров 14 выделяется полоса частот и усиливается усилителями 15. Усиленные сигналы в схеме формирователя 16 модуля мгновенного значения переменного напряжения преобразуются в однополярные.

Усиленные и сформированные по амплитуде полярности в заданной полосе частот сигналы передаются в блоки 6 — 8 цифровой обработки и поступают одновременно на четыре различных фиксированных уровня сигнала. При достижении сигналом определенного уровня компараторами 17 передается соответствующей схеме 18 совпадения импульс разрешения счета в течение длительности информационного импульса по данному уровню.

По сигналу с одного из трех компараторов, настроенных по минимальному уровню обрабатываемого сигнала, осуществляется запуск таймера 26, а затем схемы 27 управления, где формируются сигналы, которыми регламентируется работа схем 19 «Счет, память, индикация», центрального счетчика 11 и регистрирующего устройства 12.

Аналогично по трем компонентам обрабатываемого сигнала (покомпонентно) в схемах 18 совпадения за время длительности сигнала, поступившего с соответствующего компаратора, пропускается число импульсов с определенного делителя частоты и считывается в схемах 19 «Счет, память, индикация».

Далее покомпонентно с четырех схем 19

«Счет, память, индикация» в схеме суммирующий счетчик 2 0 «Компонента, память, индикация» производит суммирование счетных импульсов по четырем различным уровням.

LIEíTðëë.>, ь и суммирующим счетчиком

1 l сх м >!,! >, к ° тся и считываются резу,1ьта гl>! по трем к >. понентам вместе и далее регистрируются в блоке 12.

Осног>ными особенностями устройства являются «ысокое GblcTpojt .Йствие, Tow I46 . i и информативность энергетической оценки динамических процессов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и быстродействие системы при измерении энергии горных ударов, а это существенно повышает эффективность контроля и прогнозов толчков, горных ударов в массиве горных пород на глубоких горизонтах подземных горных предприятий.

Устройство для оценки энергетических характеристик динамических процессов в массиве горных пород, состоящее из первичного сейсмопреобразователя. соединенного последовательно с усилителем и линией связи. и регистрирующего устройства, отличиеои;ееся тем, что, с целью повышения точности и информативности энергетической оценки. первичный сейсмопреобразователь выполнен в виде трехкомпонентн,> о сейсмопреобразоватсля и в устройство ви.— дены соединенные с усилителем тр: к;. нальный блок аналоговой обработки сейсмосигналов, каждый из каналов которого состоит из последовательно соединенцы. аттенюатора, фильтра нормирующсго усилителя и формирователя модуля мгновенного значения переменного напряг.ения, трехканальный блок цифровой обработки сигналов, каждый из каналов которого состоит из четырех подканалов с общим входом, подключенным к выходу блока аналоговой обработки, состоящих из послсдовательно соединенных компаратора с пороговым уровнем, отличающимся от уровня соседнего подканала в два раза, схемы совпадения, схемы «Счет, память, индикация», а выходы подкгналов подсоединены к суммирующему счетчику с памятью и индикацией, блок счетных импульсов, состоящий из

972437

Сос1авитель А. Гончаров

Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 7676 37 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 75. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», . Ужгород, ул. Проектная, 4 генератора, к выходу которого подключены послед0вательно четыре делителя частоты, выходы которых соединены с вторыми входами схем с впадений соответствуюших подканалов блока цифровой обработки сигналов, причем первый делитель соединен со схемой совпадения подканала с наибольшим пороговым уровнем, блок управления, состоящий из последовательно соединенных схемы управления и таймера, центральный счетчик, на вход которого подключены выходы блоков цифровой обработки сигналов, а выход соединен с регистрирующим устройством, причем выходы схемы управления соединены со схемами «Счет, память, индикация>каждого подканала, с центральным счетчиком и регистрирующим устройством, а вход блока управления соединен с выходами компараторов подканалов с наименьшим пороговым уровнем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Каталог фирмы «Данеган-Эндевко», 1978, модель 602.

2. Патент ПНР № 80944, кл. 42, с 42, опублик. 1975 (прототип) .