Устройство для контроля напряженно-деформированного состояния горного массива

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОааЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН С 39/00 И ДВТОРСКО ТЕПЬСТВУ с Ф И ме- омГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО;ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(56) Ржевский В.В. Техника контроля напряжений и деформаций в горных породах. Л.: Наука, 1978,Малов В,В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергия, 1973, с 171-180. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОР НОГО МАССИВА(57) Изобретение относится к горному делу, Цель изобретения - повьдпение информативности работы устройства эа счет одновременной регистрации квази стационарных механических напряжений и волновых процессов в массиве. Устройство включает чувствительный эле,8034305 мент 1 в виде пьезопластины с двумявстречно-штыревыми преобразователями2 поверхностных волн, усилители 3,блок 4 выделения разностной частоты,полосовой фильтр 5, блок 6 выделенияфазы, интегрирующий фильтр 7, управляемый генератор 8, фильтр 9 верхнихчастот и блок 10 усреднения частоты,Элемент 1 испытывает деформацию изгиба. Преобразователи 2 вырабатываютдве частоты, разность которых, выделяемая блоками 3 и 4, характеризуетдействующую силу. По динамическойсоставляющей разности, выделяемойблоками 5,6,7,8 и 9, определяют характеристики волнового процесса вмассиве. По статической составляющейразности, получаемой блоком 10 усреднения частоты, определяют значениеквазистационарных напряжений. Устройство позволяет одновременно иэрять статическую и динамическую кпоненты напряжений, 1 ил.Изобретение относится к горномуделу и предназначено, для регистрацииизменений напряженно-деформированногосостояния горного массива.Целью изобретения является повыаение информативности работы устройства за счет одновременной регистрации квазистационарных механическихнапряжений и волновых процессов вмассиве.На чертеже приведена схема, устройства.Устройство содержит чувствительный, элемент .1 в виде пьезопластины,встречно-штыревые преобразователи 2 15Поверхностных волн, усилители 3,блок 4 выделения разностной частоты,Полосовой фильтр 5; блок 6 выделенияфазы, интегрирующий фильтр 7, управляемый генератор 8, фильтр 9 верхних 20частот и блок 10 усреднения частоты,Чувствительный элемент 1 выполненв виде пьезопластины с двумя встречно-штыревыми преобразователями 2 по Верхностных волн, расположенных наВе больших гранях, один иэ электродов каждой пары которых заземлен, аВторой соединен с входом соответствующего усилителя 3. Выходы усилите"лей 3 соединены с входами блока 4 вы деления разностной частоты, выход которого соединен с входом полосовогофильтра 5. Выход полосового фильтра5 соединен с первым входом блока 6ыделения фазы, соединенного своимыходом с входами интегрирующегофильтра 7 и фильтра 9 верхних частот.Зыход интегрирующего фильтра 7 подключен к входу управляемого генератора 8, а выход последнего соединен 40с вторым входом блока 6 выделенияфазы и входом блока 10 усреднениячастоты.Устройство работает следующим образом, 45На чувствительный элемент 1 устройства в результате процессов перераспределения напряжений в горноммассиве при его отработке действуетсила Р, которую можно представить ввиде статической и динамической составляющейР=К 1 С+К 2 а 81 пйс,где К 1 - коэффициент преобразованиядля статической составляю- .щей;К - коэффициент преобразования2для динамической составляющей; С - квазистационарное напряжение в массиве горных пород;а - ускорение датчика в результате волновых процессов вгорном массиве;Я " частота волновых процессовв горном массиве.Причем К, и К зависят от конкретной конструкции датчика.Под действием силы Р чувствительный элемент 1 испытывает изгибнуюдеформацию, что приводит к изменениюрасстояния между электродами встречно-штыревых преобразователей 2, врезультате чего меняются частоты Г,иавтогенерации в цепях усилителей 3, причем с различным знакомприращения, С выходов усилителей 3,сигналы подаются на входы блока 4выделения разностной частоты, Такимобразом, разностная частота Г, выделяемая блоком 4, несет информацию овеличине и характере воздействия начувствительный элемент 1Е,. =1 с Р=1 с (К,С+К а з 1.пй с),где Е - коэффициент чувствительностиустройства.Далее через полосовой фильтр 5,настроенный на среднее значение частоты Г, напряжение поступает на фазовый детектор, образованный блоком6 выделения фазы, интегрирующим фильтром 7 и управляемым генератором 8.В детекторе происходит вьщеление периодической составляющей изменениячастоты Й , отражающей динамическоесостояние массива. После прохождениячерез фильтр верхних частот 9 на еговыходе напряжение имеет видБ = 1 сК а з 1 пЯ,где 0 - напряжение на выходе блока 9,С выхода управляемого генератораснимается напряжение с частотойпропорциональной мгновенному значениюсилы Р, воздействующей на чувствительный элемент 1, и поступает далеена блок 10 усреднения частоты, на выходе которого получаем усредненноезначение частоты Г, пропорциональноестатической составляющей силы РГ=(К,С+К,а зп Ч )=1 К,С. Формула изобретенияУстройство для контроля напряженно-деформированного состояния горного массива, включающее чувствительный, элемент в виде пьезопластины с расположенными на ее больших гранях двумя встречно-штыревыми преобразон"талями1430526 Составитель К,ЛыковРедактор Л,Веселовская Техред М.Дидык Корректор Г.Решетняк Заказ 5311/29 Тираж 459 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4 поверхностных волн, усилители и блоквыделения разностной частоты, приэтом один из электродов каждой парыпреобразователей заземлен, а другойсоединен с входом соответствующегоусилителя, выходы которых соединеныс входами блока выделения разностнойчастоты, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения информативности работы устройства за счетодновременной регистрации квазистационарных механических напряжений иволновых процессов в массиве, оно дополнительно снабжено полосовым фильтром, блоком выделения фазы, интегрирующим фильтром, управляемым генера- .тором, фильтром верхних частот нблоком усреднения частоты, при этомвход полосового фильтра соединен свыходом блока выделения разностнойчастоты, а его выход - с первым вхо"дом блока выделения фазы, выход которого соединен с фильтром верхнихчастот и интегрирующим фильтром, авыход интегрирующего фильтра подключен к входу управляемого генератора,выход которого соединен с вторым входом блока выделения фазы и с входомблока усреднения частоты.