Способ выделения импульсов акустической эмиссии в горном массиве

(5)5 0 01 Ч 1 00 ЗОБРЕТЕНИ ПИСАН СВ К АВТОРС ЕЛЬСТВ(71) Государственный проектно-конструкторский и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности и институт горного дела им. А.А,Скочинского (72) Б,П.Гринштейн. В,С.Иванов, Н.К.Иванов Шиц, Ю,Н.Камынин, АЭ.Петросян и АН,Треубов(56) Анциферов М.С, и др, Сейсмоакустические исследования и проблема прогноза динамиче. ский явлений. М.: Наука, 1971, с. 24 - 34.Макаров В.В, Автоматический счетчик естественных сейсмоакустических импульсов. Сб. Применение сейсмоакустических методов в гоном деле/Под ред. М.С.Анциферова. М.: Наука. 1964, с. 72-77. гноз сиве ость маль- ации к го тение относится р ть использовано в те горного дела, для а трации импульсов аку спользуемых при прог влений в горном масс изобретения являетс ному делу нике без- томатичестической оэе динае.повн ти.устройства, реализующего пред- способ, поясняется чертежом. ство содержит геофон 1, усиликочастотный преобразователь 3, и 4, демодулятор 5. нормализатр запуска анализатора 7, формиеалиэации сигнала 8, пороговое 9, аналогово-цифровой преобра- О, первый блок преобразования логарифматор 12, второй блок ения Фурье 13, блок временной 1 вэх а ах а.э. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Иэобре и может бы опасности ской регис эмиссии, и мических я Целью ние точнос Работа ложенный Устрой тель 2, высо линию связ тор 6, филь рователь р устройство зователь 1 Фурье 11,преобразов(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИМПУЛЬСОВАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ В ГОРНОММАССИВЕ(57) Использование: горное дело, пр динамических явлений в горном ма сейсмоакустическим методом, Сущ изобретения; устанавливаются опти ные частотная полоса и время фильт при обработке входного сигнала,селекции 14, третий блок преобразования Фурье 15, блок формирования функции временного интервала 16, формирователь селектирующего импульса 17, вычислитель отношения мощностей 18, вычислитель от-ношения амплитуд 19, мультиплексор 20, блок сравнения отношения мощностей 21, Я блок сравнения отношения амплитуд 22, К") схему И 23, счетчик импульсов акустической с) эмиссии 24.аааЪСигнал, зарегистрированный геофоном 1, через усилитель 2, высокочастотный преобразователь 3, линию связи 4 и демодулятор 5 поступает на вход нормализатора в амплитуды 6 и фильтра запуска анализатора 7, полоса пропускания которого определяется из следующего эмпирического условия:1822991 где 1 вих а.э.верх. - верхнее возможное значение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве;1 вах а.э.нижн, - нижнее возможное значение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве(Для шахт Донбасса Ьах а.э.верхи. 2000 10 1 вах а.э.нижн. - 200в блоке временной селекции 14, управляющий вход которого связан с выходом мультиплексора через формирователь селектирующего импульса 11,15 На выходе третьего блока преобразования Фурье 15 формируется спектр полученного сигнала, Далее в блоках формирования отношения мощности 18 и отношения амплитуды 19 определяется отношение мощно,сти в полосе частот по уровню 0,7 отзначения спектрального максимума к суммарной мощности составляющих спектра, и величины, обратная отношению максимального значения амплитуды в укаэанной облэ сти частот к максимальному значениюамплитуды в остальной части спектра. При этом о наличии нэ входе устройства импульсов акустической эмиссии необходимо судить, исходя иэ условия: 30 Свр = Ц Стах а,э,где а 1 - минимальное значение отношения мощности, полученного спектра в полосе частот по уровню 0,1 от значения спектрального максимума к суммарной мощности составляющих спектра для импульса акустической эмиссии, возникающих в горном массиве при динамических явлениях;а - максимальное значение отношения мощности полученного спектра в полосе чзстот по уровню 0,7 от значения спектрального максимума к суммарной мощности" составляющих спектра для импульсов акустической эмиссии, возникающих в горном массиве;Р 1 - минимальное значение величины, обратной отношению максимального значения амплитуды в укаэанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра;Д - максимальное значение величины, обратной отношению максимального значения амплитуды в укаэанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра.Для шахт Донбасса с учетом указанных в тексте соотношениЯ укаэанные условия поедстэвля ются в виде: где 1 аах а.э. - частота спектрального максимума импульса акустической эмиссии для данного горного массива;п - коэффициент, определяющий ширину полосы пропускания фильтра запуска знали. затора, его величина, с одной стороны лимит тируется требованиями запуска анализатора только от сигналов с частотой, равной частоте спектрального максимума импульсов акустической эмиссии, э с другой стороны, возможными вариациями значения этой частоты в горном массиве (для шахт Донбасса в результате экспериментальных исследований установлена величина и - 0,1),При условии превышения составляющей сигнала, лежащей в указанной полосе порогового уровня, определяемого сформированным в пороговом устройстве 9 значением, исходя из требований к отсутствию ложных запусков анализатора от помехи, нэ вход мультиплексора 20 поступает сигнал на начало формирования цикла измерений.На управляющий вход блока формирования функции временного интервала 16 с выхода мультиплексора 20 приходит сигнал начала формирования временного интервала, длительность которого выбирается из условия: где свах а.э. максимэл ьнэя длительность импульсов акустической эмиссии;о - безразмерный коэффициент, определяемый иэ условия минимального значения энергии помехи в сформированной реализации сигнала, при условии нествционарности длительности импульсов акустической эмиссии (для шахт Донбасв этэ величина ц =0,2).Йходной сигнал с выхода нормализаторз 6 поступает на вход формирования реализации сигнала 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока формирования функции временного интервала 16, Далее, сформированная реализация входного сигнала поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 10. Преобразованный в цифровую форму сигнал поступает на вхОд первого блока преобразования Фурье 11 и после логарифмирования в блоке 12 модуля амплитуды спектра, во втором блоке преобразования Фурье 13 производится восстановление сигнала во временной области.Полученный сигнал подвергается временной селекции в интервале ССс (еах а.а.верхн. вэх в.э.нижн. 35 40 45 50 % а 1аа з; р 1р Ъ,1822991 В блоках сравнения отношения мощностей 21 и амплитуд 22 (выполненных, например. в виде дешифраторов) происходит сравнение полученных отношений с заданными значениями, т.е, определяется соответствие параметров входного сигнала установленным критерием, характеризующим импульсы акустической эмиссии.С выходов блоков сравнения отношения мощностей и амплитуд, сформированные в них сигналы поступают на входы схемы И 23 и при наличии на ее двух входах единичных сигналов происходит запись сформированного сигнала в счетчике импульсов в акустической эмиссии 24 в виде одного импульса, т.е. происходит регистрация факта наличия на входе устройства импульса акустической эмиссии. 10 15 20 Способ выделения импульсов акустической эмиссии в горном массиве, заключающийся в приеме акустических сигналов и их преобразовании в электрические, нормализации амплитуды электрических сигналов, фильтрации и распознавании, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности. перед филь т рацией осу ществл чют выбор временной реализации входного сигнала, имеющего составляющие, расположенные в полосе частот А = макс а.э + ГЛмакс а.з. гдЕ 1 макс.а,э. чэСтота спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, п - коэффициент, определяющий вариации значения частоты спектрального максимума сигналов акустической эмиссии в горном массиве, причем длительность тар временной реализации входного сигнала определяют из условия гар = цтмакс а.а., где Гмакс.а,а, - максимальная длительность импульсов акустической эмиссии в горном массиве, ц - безразмерный коэффициент, определяемый иэ условия минимального значения энергии помехи с сформированной реализации входного сигнала при условии нестационарности длительности импульсов акустической эмиссии в горном массиве, сформированную реализацию входного сигнала подвергают первому преобразованию Фурье, определяют модуль спектра, логарифм модуля спектра, восста 25 30 агг-аз; 0,25а0,55; 0,35ф0.65 Формула изобретения 35 40 45 50 55 навливают сигнал во временном области пу тем второго преобразования Фурье пол. ученного логарифма модуля спектра, выделяют компоненты, содержащиеся я об- ЛЭСТИ 1 1( Тс ( - . ----1 макс а.э.еерхн, 1 макс а а нижн. где тмакс.а.а.верхи, - верхнее возможное знэчение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, макс.а.э.нижн. нижнее возможное значение частоты спектрально о максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, подвергают полученный сигнал третьему преобразованию Фурье, определяют в полученном спектре отнощгние мощности в полосе частот по уровню 0,7 от значения спектрального максимума к суммарной мощности Р 2 составляющих а=- Рмакс,а, /Р, определяют величину, обратную отношению максимального значения амплитуды в укаэанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальнои части спектра В=О/Омакс и распознавание проводят, судя о наличии на входе импуль;,ов акустическом эмиссии, исходя изусловий где а 1 - минимальное значение отношения мощности полученного спектра в полосе частот по уровню 0,7 значения спектрального максимума к суммарной мощности составляющих спектра для импульсов акустической эмиссии, возникающих е горном массиве при динамических явлениях, ив максимальное значение отношения мощчости полученного спектра в полосе частот по уровню О, значения спек 1 рэльного максимума к суммарной мощности составляющих спектра для импульсов акустической эмиссии, возникающих в горном массиве при динамических явлениях, /31 - минимальное значение величины, обратной огношению максимального значения амплитуды в укаэанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра, Д - максимальное значение величины, обратной отношению максимального значения амплитуды в указанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра,1822991 Составитель А. ТрегубовТехред М.Моргентал Корректор Е. Папп Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2179 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5