Система контроля напряженного состояния горных пород

СОЮЗ СОЕ)ЕТСКИХРЕСГ 1 УБПИК 21 С 39/00 ЕНИ К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВ по ст один и тором ления 3 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО(71) Московский горный институт(56) Авторское свидетельство СССР М. 1046509, кл, Е 21 С 39/00, 1982.(54) СИСТЕМА КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к горнои промышленности и предназначено для получения информации о напряженности гостояния горных выработок подземных рудников. Цель - повышение достовернос)и контроля эа счет уменьшения регис)рации ложных импульсных сигналов, Система содержит радиодатчики 1, радин п рие мни к 2,э входов которого соединен с генера качающейся частоты, блок 4 выдеразностной частоты, нходь когорого Я 21633 дключены к генераторам качающейся чаоты 3 и эталонной частоты 5, генератор 6 стробирующего импульса, соединенный с блоком 4 выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку 7 регистрации, генератор 8 пилообразного напряжения, триггер 9, счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника и счетчик импульсов 11 генератора пилообразного напряжения, схему 12 И. Счетчик 10 подсчитывает импульсы сигналов радиоприемника 2, вызываемые сигналом г) здиодатчиков 1 и ложных импульсных сигналов, счетчик 11 подсчитывает импульсы обратного хода генератора 8, формируя цик ) рабогь; счетчика 10 После полного заполнения счетчика 10 подается сигнал запуска генератора 6 гтробирующего импульса, которыи останавливает генератор 8 и включает блок 4 выделения разностной частоты, пропорциональной величине смещения горных пород. 3 ил., 1 табл, 1633123Изобретение относится к горной промышленности, предназначено для получения информации о напряженном состояниигорных выработок подземных рудников ииспользуется при управлении ходом ведения горных работ,Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет уменьшения регистрации ложных импульсных сигналов.На фиг, 1 представлена стоуктурнаясхема системы; на фиг, 2 и 3 - врегленныедиаграммы, поясняющие работу системы,Система контроля напряженного состояния горных пород содержит радиодатчики1, радиоприемник 2, один иэ входов которого соединен с генератором 3 качающейсячастоты, блок 4 выделения разностной частоты, входы которого подключены к генераторам 3 и 5 качающейся и эталоннойчастоты, г енератор 6 стробирующего импульса, соединенный с блоком 4 выделенияразностной частоты, выход которого подключен к блоку 7 регистрации, генератор 8пилообразного напряжения, триггер 9, счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника2 и счетчик 11 импульсов генератора 8 пилообразного напряжения, схему И 12, Один извходов триггера 9 соединен с выходом радиоприемника 2, а другой - с выходом генератора 8 пилообразного напряжения, выходтриггера 9 соединен с входом счетчика 10импульсов и через схему И 12 - с входомсчетчика 1 импульсов, выход последнего соединен с своим входом разрешения, с другим входом схемы И 12 и с входом счетчика10 импульсов, выход которого подключен кгенератору 6 стробирующего импульса, соединенного с входом управления генератора 8 пилообразного напряжения, выходкоторого подключен к генератору 3 качающейся частоты,Система контроля напряженного состояния горных пород работает следующим образом,Радиодатчики 1 включаются периодически. Так, например, длительность паузы может составлять 5 мин, а длительностьсигнала 13 (фиг. 2) включения 6 с, Такойрежим выбран с целью обеспечения длительной работы радиодатчиков 1 беэ сменыисточника питания, частота сигнала, излучаемого радиодатчиками 1, пропорциональнавеличине смещений между двумя точками вшпуре, в которых размещен радиодатчик. Вто же время каждый из радиодатчиков 1работает в своей полосе радиочастот, радиоприемник 2 периодически переключается на полосу каждого радиодатчика иожидает приема его сигнала 13, после чегопереключается на следующую полосу час 5 10 15 20 25 30 35 40 45 45 50 тот. При изменении механических напряжений в горных породах в них происходят смещения, что приводит к изменению частоты радиосигнала, излучаемого во время работы радиодатчиков 1. На вход радиоприемника 2 подается напряжение генератора 3 качающейся частоты, изменяющейся во времени по линейному закону в соответствии с изменениями напряжениям 14 генератора 8 пилообразного напряжения. При возрастании пилообразного напряжения 14 к начальному значению на другом выходе генератора 8 появляется сигнал 15 обратного хода,При приеме сигнала 13 одного из радио- датчиков 1 на выходе радиоприемника 2 появляется сигнал 16 в виде импульса. Этим сигналом 16 перебрасывается триггер 9, который возвращается в исходное состояние сигналом 15 обратного хода. Напряжения 17 и 18 на инверсном и прямогл выходах триггера 9 начинают изменяться. Первым перепадом напряжения 18 осуществляется сброс счетчика 11 импульсов 15 генератора 8 пилообразного напряжения, так как в этот момент на входе схемы И 12, соединенном с выходом счетчика 11, логическая "1", При этом счетчики 10 и 11 сбрасываются при подаче на вход Б логической "1", Как только напряжение 19 на выходе счетчика 11 изменяется, на его входе В сигнал устанавливается в логический "0", и он вместе со счетчиком 10 импульсов сигнала радиоприемника 2 получает возможность считать импульсы, подаваемые на его вход. Пока на их входах Б логическая "1", они не имеют воэможности вести подсчет импульсов, При приеме сигнала 13 радиодатчика 1 импульсы сигнала 16 присутствуют во всех периодах работы генератора 8 пилообразного напряжения. Поэтому на выходе счетчика 10 импульсов гигнала радиоприемника 2 изменяется напряжение 20 до появления логической "1" на выходе счетчика 11 импульсов 15 генератора 8 пилообразного напряжения Это изменение напряжения 20 вызывает запуск генератора 6 стробирующего импульса, и на его выходе появляется сигнал 21,1 которыи вызывает остановку напряжения 14 генератора 8 пилообразного напряжения и пропуск на блок 7 регистрации сигнала 22 с частотой, равной разности частот генератора 3 качающейся частоты и генератора 5 эталонной частоты, Частота этого сигнала содержит информацию о смещениях горных пород и, соответственно, их напряженном состоянии, После окончания сигнала 21 генератора 6 стробирующего импульса, происходит дальнейшее изменение напряжения 14 генератора 8 пилообразного на 163312345 50 55 пряжения, и в момент очередного импульса 15 обратного хода счетчик 11 заполняется, и на его выходе появляется логическая "1", запретив подсчет импульсов 15 обратного хода до сброса по входу В, сбросив счетчик 10 и запретив подсчет импульсов сигнала радиоприемника 2, На этом заканчивается цикл проверки, и после прихода следующего импулса он повторяется вновь,При появлении сигнала 23 импульсной высокочастотной помехи схема работает следующим образом.Во время работы генератора 8 пилообразного напряжения 24 так же, как и в предыдущем случае, формируются импульсы 25 обратного хода. Так,как сигнал 23 помехи возникает достаточно редко, сигналы 16 на выходе радиоприемника 2 появляются не во всех циклах работы генератора 8 пилообразного напряжения, поэтому изменение сигнала 27 и 28 на инверсном и прямом выходах триггера 9 соответственно происходит также не во всех циклах работы генератора 8 пилообразного напряжения, В то же время счетчик 11 импульсов генератора 8 пилообразного напряжения осуществляет подсчет импульсов 25 обратного хода, и сигнал 31 на его выходе изменяется после подсчета установленного заранее клличества импульсов 25. Так как счетчик 10 импульсов сигнала радиоприемника 2 за это время не заполняется до конца, сигнал 30 на его выходе не изменяется и не запускает генератор 6 стробирующего импульса При э;ом не происходит передачи сигнала с блока 4 выделения разностной частоты на блок 7 регистрации,Так как радиопомехи в горных вырабо. - ках носят. в основном, импульсный характер или же представляют собой пачки импульсов длительностью до 0,5 с, то предлагаемая система контроля напряженного состояния горных пород позволяет избавиться от значительного количества ложных показаний, что в целом повышает достоверность контроля напряженного состояниягорных пород,Показателем эффективности работы устройства контроля состояния массива горных пород является вероятность регистрации ложных показаний, Чем она меньше, тем лучше работает устройство. Без блока защиты от помех вероятность регистрации ложных показаний Рп вычисляется по фор- муле Р =1 -Рп =1 - е где А - плотность потока помех; Т - период обзора;5 10 15 20 25 30 35 40 М - число циклов обзора эа время конз роля;и число циклов обзора за время нахож дения радиодатчика во включенном состоянии,В реальных условиях Я = 0,01 имп/с, Т(1 ч-и) = 6 мин, получается значение Рп = 1.С блоком защиты от помех вероятность регистрации ложных показаний Рм вычисляется по формулеР 6= (1 - 8 )где гп - число защитных циклов счета,Значения Рм в зависимости от щ приведены в таблице.Расчет произведен для худшего по сравнению с предыдущим случая А = 1 имп/с, Т = 0,3 с,Таким образом, вероятность искажения помехами показаний без помехозащиты равна единице, в то же время, как видно из таблицы, вероятность регистрации ложных показаний с применением помехоэащиты существенно меньше единицы, т.е. устройство работает значительно лучше, При меньшем Я (как, например, в первом случае) значения Рм еще меньше, Наличие в блоке защиты от помех переключателя количества защитных циклов счета пт позволит эффективно бороться с регистрацией ложных показаний при возрастании Л, происходящим, наппимер, в случае появления вб:нэи приемника оборудования соэдающео значительные помехи.Таким образам, система контроля напряженного состояния горных пород обеспечивает повышение помехоустойчивости беспроводнои линии передачи информации, дает озможность прогнозировать возможные обрушения кровли горных выработок и предотвратить аварийные ситуации в подземных рудниках,формула изобретенияСистема контроля напряженного состояния горных пород, содержащая генератор эталоннои частоты, генератор качающейся частоты, блок регистрации, радиодатчики, радиоприемник, один иэ входов которого соединен с генератором качающейся частоты, блок выделения разностной частоты, входы которого подключены к генераторам качающейся частоты и эталонной частоты, генератор стробирующего импульса, соединенный с блоком выделения разностной частоты, выход которого подключен к блоку регистрации, отл и ча ю ща я ся тем, что, с целью повышения достовернос"и контроля за счет уменьшения регистрации ложных импульсных сигналов, она снабжена1633123 8,2 10 1,22 10 3,17 10 4.710 0,158 Рпб Фиг. 5Составитель В,СалащенкоРедактор О.Головач Техред М.Моргентал Корректор И,Муска Заказ 603 Тираж 298 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва,Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 генератором пилообразного напряжения, триггером, счетчиками импульсов сигнала радиоприемника и импульсов генератора пилообразного напряжения, с входом разрешения схемой И, при этом один из входов триггера соединен с выходом радиоприемника, другой выход соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход триггера соединен с входом счетчика импульсов сигнала радиоприемника и через й г 5 гб 27 гв г 9 50 схему И - с другим входом счетчика импульсов генератОра пилообразного напряжения, выход счетчика соединен со своим входом разрешения, с другим входом схемы И и с 5 входом счетчика импульсов сигнала радиоприемника, выход которого подключен к генератору стробирующего импульса, соединенного с входом генератора пилообразного напряжения, выход которого под ключен к генератору качающейся частоты.