Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов

О П И С А Н И Е (в 987546ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ СоветсмикСоцналнстнчесмнкРеспублик(23) Приоритет по делан пзобретеннй н отпрмтнй(53) УДК 550,834088,8) П, Т. Сиротенко А, Ю, Жигулевцеви А. И СояоповйиксКонотопский ордена Трудового Краена.ц Знамени.-электромеханический завод Красный металлист- .,1(54) УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ20 Изобретение относится к распознаваниям сигналов с низким отношением сигнал/помеха и, в частности может бытьиспользовано для распознавания сейсмоакустических сигналов в автоматизированных системах сейсмоакустическогопрогноза опасных состояний горных выработок,Известно устройство распознаваниясейсмоакустических сигналов, содержащее узкополосный фильтр, соединенныйчерез первый амплитудный детектор сусилителем сигналов, выход которогоподан на один из входов компаратора,на второй вход которого подается напряже. ние второго амплитудного детектора, навход второго амплитудного детекторапоступает неотфильтрованное полноевходное нвпряненне устройстве1. Недостатком известного устройства является низкая достоверность расцознавания сейсмоакустических сигналов, поскольку частота заполнения сейсмоакустических сигналов изменяется впроцессе прогноза в широких пределах,а в качестве опорного напряжения используется амплитудное значение полноговходного напряжения, что не позволяет 5выделять сильные сейсмоакустическиесигналы, представляющие наибольшуюценность для прогноза опасных ростоянийгорных выработок.Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройствораспознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входной согласующийэлемент, выход которого подключен кформирователю среднего уровня входныхсигналов и к узкополосному фильтру,соединенному последовательно черезамплитудныйдетектор с одним из входовкомпаратора 2 1. Недостатком этого устройства распознавания сейсмоакустических сигналов является низкая достоверность распознавания из-за выбора диапазона фильтрации,где не.отличаются по спектру полезные сигналы и помехи, не учитываются при распознавании изменения амплитудно- частотных спектров сигналов и помех (например, при повышении горного давления, при вхождении в опасную зону угольного пласта, изменении горно-геологи-. ческих ус,повий и других факторов).Целью изобретения является повышение достовернос ти распозаавания сейсмоакустических сигналов.Указанная цель достигается тем, что в устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входной согласующий элемент, выход которого 15 подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному последовательно через амплитудный детектор с одним из входов компаратора, дополнительно 20 введены .частотно-зависимый формирователь напряжения и сумматор, причем первый вход сумматора соединен с выходом формирователя среднего уровня входных сигналов, а другой - с выходом р 5 частотно-зависимого формирователя напряжения, вход которого подключен к выходу входного согласующего элемента, а вы ход сумматора подключен к второму входу компаратора, 30На чертеже представлена структурная схема устройства распознавания сейсмоакустических сигналов.Устройство содержит согласующий элемент 1., на вход которого поступают35 сигналы от звукоулавливающей аппаратуры. Выход согласующего элемента. связан с входами узкополосного фильтра 2 иформирователя Зсреднего уровня входного напряжения Напряжение с выхода узкополосного40 фильтра поступает через амплитудный детектор 4 на один из входов компаратора 5, второй вход которого подключен к выпсоцу сумматора 6. Выходы формирователя 3 среднего уровня входного напряжения и частотно-,зависимого форми 45 рователя 7 напряжения подключены к входам сумматора. Вход формирователя 7 напряжения соединен с выходом согласующего элемента 1,Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов работает следующи образом.Сигналы с выхода звукоулавливающей аппаратуры, контролирующей горный массив выработки, подаются на вход согласующего элемента 1 для согласования уровня входных сигналов. Сигналы с вы. хода согласукицего элемента 1 поступают 3 987546 4на узкополосный фильтр 2, на формирователь 3 среднего уровня входного напряжения и на формирователь 7 напряжения,.пропорционального средней частоте входных сигналов, Узкополосный фильтр 2,настраивается на частоту, где имеетсясущественное отличие в спектре сейсмоакустического сигнала и помех, или начастоту которой амплитудно-частотныйспектр помех отсутствует или очень малпо сравнению с уровнем амплитудночастотного спектра сейсмоакус тическихсигналов, например на частоты, лежащиев диапазоне высших гармонических составляющих сейсмоакус тического сигнала2000 15000 Гц). Выделенный сигналузкополосным фильтром 2 усиливается вэтом же блоке для обеспечения нормальной работы амплитудного детектора 4,выпрямляюшего сигналы, пос тупающиес узкополосного фильтра 2, и формирующего огибающую выпрямленных сигналов,Напряжение с амплитудного детектора 4поступает на один из входов компаратора 5, на второй вход которого поступаетопорное напряжение с выхода сумматора6, При превышении на первом входекомпаратора 5 сигнала над опорным напряжением на его втором входе на выходеформируется сигнал, относящийся к сейсмоакустическому,Достоверность распознавания сигналовопределяется правильным выбором частотынастройки узкополосного фильтра 2 и опорного напряжения, которое состоит из двухсоставляющих. Первая составляющая этонапряжение среднего уровня входногонапряжения, получаемого на выходе формирователя 3, На его вход поступает неотфильтрованный сигнал с выхода согласующего элемента 1, выпрямляется амплитудным детектором 4 и интегрируется дляполучения среднего уровня, Вторая составляющая опорного напряжения формируется из напряжения пропорционального средней частоте заполнения вхЬдных сигналов,что позволяет следить за изменениемпараметров поступающих сигналов почастоте икак следствие этого, за смешением спектров сигналов по частоте.В формирователе 7 измеряют среднюючастоту заполнения входных сигналов,например, путем подсчитывания числапиков в поступившем сигнале за определенное время. Полученный код частотыв измерительном счетчике преобразовывают в напряжение, которое поступаетна один из входов сумматора 6, Выбрав25 Составитель А. ГончаровТехред М,Гергель Коррек Редактор Н, Гуньк емчи аказ 10297/33 Тираж 708 Подписное ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/5лиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна 59875 оптимальное время измерения средней частоты и среднего уровня сигналов, устройстьо эффективно подавляет производ ственные помехи при нестабильности параметров, поступающих входных сигналов и помех в процессе ведения прогноза, так наиболее изменчивыми и информативными параметрами являются амплитуда и частота заполнения сигналов и помех, оПри отсутствии на входе устройства сигналов и помех на компаратор 5 подается в качестве опорного постоянное напря,жение с выхода сумматора, обеспечивающее подавление помех в первоначальный 1 период их появления, когда еще основноенапряжение не сформировано.Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов обеспечивает веро- . ятность правильного распознавания сейсмо- о акустических сигналов, когда существует наихудшее отношение сигнал/помеха ( 10 ф 10 ) равное 0,8 0,85, . формула изобре тения Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее вход 46 6ной согласующий элемент, выход которогоподключен к формирователю среднегоуровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному последовательно через амплитудный детектор с однимиз входов, компаратора, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышениядостоверности распознавания сейсмоакус тических сигналов, в него дополнитетьновведены частотно-зависимый формирователь напряжения и сумматор, причемпервый, вход сумматора соединен с выходом формирователя среднего уровня входных сигналов, а вторые - с выходомчастотно зависимого формирователя напряжения, вход которого подключен к выходу входного согласующего элемента, авыход сумматора подключен к второмувходу компаратора.Источники информации,принятые во внимание цри экспертизе.1. Патент ФРГ2,133,327,кл, Н 04 В 1/10, опублик, 1978,2. Иванов В. С., Мурадин В, В,Требования к аппаратуре для автоматического счета сейсмоакустических импульсов. Сб, Труды Йонецкого научноисследовательского угольного института".1975,56,с. 163-167 (прототип).