Устройство распознавания сейсмоакустических импульсов

Союз Советскик Социалистических Реслублик(22) Заявлено 09,02.78 (21) 2578152/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -6 01 Ч 1/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к распознаванию сигналов с низким соотношением сигнал-шум и может быть использовано для распознавания сейсмоакустических импульсов в системах сейсмопрогноза внезапных выбросов угля и газа.Известно устройство распознавания импульсов, содержащее входной блок, два накапливающих элемента, два коммутатора, функциональный преобразователь с двумя входами, подключенными к выходам накапливающих элементов, кОмпаратор, Вход кОтОрОГО оединен 15 с выходами функционального преобразователя и блок управления 11 .Недостатком этого устройства является низкая вероятность распознавания, в связи с тем, что прн анализе только двух соседних импульсов за сейсмоакустический импульс часто принимаются помехи от работы горно-шахтного оборудования.Наиболее близким по технической 25 сущности к предлагаемому является устройство распознавания, содержащее входной блок, три последовательно соединенных запоминающих блока, каждый из которых состоит из последова- З 0 тельно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, блок управления и трехвходовой функциональный преобразователь 21 .Недостатком этого устройства явля- в ется сложность трехвходового функционального преобразователя и то, что оно с большой вероятностью ошибочно распознает как сейсмоакустические импульсы первые импульсы помех.Цель изобретения - упрощение устройства и повышение вероятности распознавания сейсмоакустических импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство распознавания сейсмоакустических импулЬсов, включающее входной блок, к выходу которого последовательно подключены запоминающие блоки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, подключенный к выходам запоминающих блоков через функциональный преобразователь, и блок управления, выходы которого соединены с коммутаторами запоминающих блоков, введены элемент совпадений, выход которого является выходом устройства, и триг752211 познавание сейсмоакустических импульсов на фоне шумов и помех напримере последовательности импульсоввходного сигнала, состоящей из следующих друг за другом двух импульгер, причем выход компаратора соединен с первым входом элемента совпаде-ний, счетным входом триггера и инверсным входом установки триггера вИ Л 110 , прямой .выход триггера соединенсо вторым входом элемента совпадений, третий вход которого соединен совходам синхронизации триггера и через блок управления с управляющим вы,ходом входного блока.На чертеже представлена блок-схема устройства распознавания.Устройство содержит входной блок1, выход которого соединен со входомзапоминающего блока 2 и через негосо входом запоминающего блока 3,Запоминающий блок 2 содержит последовательно соединенные коммутатор4 и накапливающий блок 5, а запоминающий блок 3 содержит последовательно соединенные коммутатор 6 и накапливающий элемент 7. Э 3Выходы запоминающих блоков 2 и 3через функциональный преобразователь8 соединены с входом компаратора 9,выход которого соединен с первымвходом элемента 10 совпадений, со 25счетным входом и инверсным входомустановки в "Оф триггера 11, прямойныход которого, соединен со вторымвходом элемента 10 совпадений, третий вход которого соединен со входомсинхронизации триггера 11 и черезблок 12 управления с управляющим выходом входного блока 1. Выходы блока 12 управления соединены с коммутаторами 4 и б запоминающих блоков 2и 3, Выход элемента совпадений является выходом устройства.Устройство работает следующим образом.Каждый .импульс входного сигналав виде напряжения поступает на входной блок 1, где осуществляется егопредварительная обработка (фильтрация, ограничение, выделение высокочастотного заполнения и огибающейимпульса), Сигнал, синхронный с задним фронтом огибающей импульса с упранляющего выхода входного блока по 1дается на блок 12 управления, управляющий работой запоминающих блоков2 и 3, триггера 11 и элемента 10 50совпадений.С выхода входного блока 1 сигнал,определяемый анализируемым информативным параметром импульса (например, частота заполнения или длительность импульса), через открытый коммутатор 4 запомийающего блока 2 поступает на накапливающий элемент 5,гдеформируется значение параметра поступившего импульса, Сигнал на выходенакапливающего элемента 7 запоминаю" 60щего блока 3 определяется значениемпараметра предыдущего импульса, которое устанавливается по значенщо сигнала с выхода накапливающего элемента 5 при открывании коммутатора б 65 после обработки каждого импульса.Таким образом, на двух входах функционального преобразователя 8, соединенных с выходами запоминающи блоков 2 и 3 устанавливаются сигналы, пропорциональные значениям параметра поступившего и предшествующего ему импульса. Сигнал, вырабатынаемый в соответствии с заданной решающей функцией, с выхода функционального преобразователя 8 поступает на вход компаратора 9. Решающая функция определена так, что сигнал на выходе Функционального преобразователя 8 характеризует степень различия параметров двух поступающих импульсов. При превышении сигналов на выходе .Функционального преобразователя 8 заданной величины, соответствующей отличию значений параметра двух импульсов более установленного, например, более, чем на 30, срабатывает компаратор 9 и на его выходе устанавливается сигнал логической "1". Это соответствует выделению одного из анализируемых импульсов (поступившего или предшествующего) по сопоставлению с соседним.После окончания действия импульса входного сигнала блок 12 управления вырабатывает тактовый импульс, поступающий на вход синхронизации триггера 11 и вход элемента 10 совпадений. При значении сигнала на выходе компаратора 9, соответствующем логической "1", триггер 11 устанавливается в противоположное состояние по заднему фронту тактового импульса. При наличии логического "О" на выходе компаратора 9 триггер 11 устанавливается в состояние "0".Если на выходе компаратора 9 устанавливается сигнал логической "1" и триггер 11 также находится в состоянии "1", то при поступлении с блока 12 управления тактового импульса на всех входах элемента 10 совпадений устанавливаются сигналы "1" и на ныходе его вырабатывается импульс,янляющийся ныходным сигналом устройства распознавания. В качестве примера рассмотрим рассов шума, сейсмоакустического имиульса, следующих двух импульсов шума,трех импульсов помехи от работы горно-шахтного оборудования и завершающих импульсов шума. Это наиболее часто встречающиеся комбинации входныхсигналов, Сейсмоакустические импульсы редкие и всегда оказываются пришедшими на фоне шумов и помех, посопоставлению с которыми они выделяются. Отдельно взятый импульс из по 752211При поступлении на вход устройства распознавания сейсмоакустического Импульса на рассматриваемой последо 20 вательности импульсов входного сигнала на выходе запоминающего блока 2 устанавливается сигнал, соответствующий параметру этого импульса,Значение сигнала на выходе запоминающего блока 3 соответствует предыдущему импульсу шума. На входе функционального преобразователя 8 устанавливаются существенно различные сиг 25 30 налы от сейсмоакустического импульсаи импульса шума. Величина сигналана выходе функционального преобразователя 8 превышает установленный уро 35 40 вень порог срабатывания компаратора 9) и на выходе компаратора 9 появляется сигнал логической "1". Позаднему фронту тактового импульса сблока 12 управления триггер 11 устанавливается в состояние "1". При поступлении следующего импульса рассматриваемой последовательности импульса - шума - устройство распознавания срабатывает аналогично,только значение параметра сейсмоакустического импульса устанавливаетсяна накапливающем элементе 7, а при 45 шедшего следующего импульса шума - на накапливающем элементе 5. На выходе компаратора также устанавливается сигнал. логической "1". В течении действия тактового импульса с блока 12 управления на всех входах элемента совпадений устанавливается сигнал логической "1", а на выходе выработается импульс, свидетельствующий о распознавании устройством сейсмоакустического импульса по сопоставлению его с предшествующим и последующим импульсами входного сигнала.Обработка следующего поступающего импульса шума выполняется аналогично первым импульсом рассматриваемой последовательности.При поступлении следующего импульса из рассматриваемой последователь.следовательности помехи также выделяется на фоне шумов.При поступлении на вход устройства последовательности импульсов шумов в соответствии с изложенным выше порядком работы устройства распознава вания на выходах запоминающих блоков 2 и 3 устанавливаются сигналы, соответствующие значениям параметра двух последовательно поступивших импульсов. Значения параметра различных импульсов шума близки между собой и сигнал на выходе функционального преобразователя 8 не превышает порога срабатывания компаратора,9. На выходе последнего сигнал принимает значение "0". Триггер 11 также уста навливается в состояние "0". На выходе элемента 10 совпадений импульс не вырабатывается. ности - импульса помехи, выделяющегося по сопоставлению с шумом - устройство распознавания срабатывает аналогично рассмотренному выше случаю поступления сейсмоакустиЧеского импульса после импульса шума. При этом триггер 11 устанавливается в состояние "1". После окончания действия импульса через открывшийся коммутатор б запоминающего блока 3 сигнал с выхода запоминающего блока 2 поступает на накапливающий элемент 7. Значение параметра следующего импульса помехи на входной последовательности устанавливается при обработке этого импульса на выходе накапливающего элемента 5 запоминающего блока 2.Сигнал на выходе компаратора 9 принимает значение "0", поскольку параметры соседних импульсов помехи близки и сигнал на выходе функционального преобразователя не превышает установленного значения. Сигнал логического "0" с выхода компаратора 9 поступает на вход элемента 10 совпадений, выходной сигнал устройства не вырабатывается. По тактовому импульсу блока 12 управления триггер 11 устанавливается в состояние "О".Аналогично не происходит ошибочного распознавания последнего импульса помехи и импульсов шума рассматриваемой последовательности. При сопоставлении с одннаковым соседним импульсом на выходе компаратора 9 вырабатывается сигнал логического "0" и сигнал на выходе элемента 10 совпадений не вырабатывается,Таким образом, предлагаемое устройство имеет высокую вероятность распознавания за счет сопоставления каждого импульса входного сигнала с предыдущим и последующим импульсами. Это устройство проще известных, так как в нем используется двухходовой функциональный преобразователь и благодаря этому, использование изобретения обеспечивает возможность автоматизации сейсмоакустического прогноза и повышения его достоверностиФормула изобретенияустройство распознавания сейсмоакустических импульсов, включающее входной блок, к выходу которого последовательно подключены запоминающие блоки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, подключенный к выходам запоминающих блоков через функциональный преобразователь и блок управления, выходы которого соединены с коммутаторами запоминающих блоков, о т л и ч а ю щ е е с я тем,75221; Составитель Е.БорзоТехред Н.ГрабКорректор Н.Гри Редактор Е шенк Подписи Тираж 649 цНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., каз 4737/3 4/ иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проект что, с целью упрощения устройства иповьааения вероятности распознавания,в него введены элемент совпадений,выход которого является выходом устройства, и триггер, причем выходкомпаратора соединен с первым входом 5элемента совпадений, счетным входомтриггера и инверсньм входом,установки триггера в фО", прямой выход триггера соединен со вторым входом элемента совпадений, третий вход которо- о го соединен со входом синхронизациитриггера и через блок управления суправляющим выходом входного блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Акцептованная заявка Великобритании 9 1.304.051, кл. 6 01 Т 1/2,1973.2. Акцептованная заявка Великобритании 9 1,424.387, кл. 6 01 й 19/16,1976 (прототип).