Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК И 9) 01) 4 С 01 Ч 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Иь.11 р. кий инстии о СССР1970.СССР1981. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВРАСПРОСТРАНЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН ВМАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ определения параметров распространения сейсмическихволн в массиве горных пород, включающий возбуждение сейсмчческих вол и многоканальное измерение скоростиих распространения группой сейсмо"приемников, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения информативности способа путем измерениянаправления распространения сейсмических волн в географической системе координат, один из сейсмоприемников устанавливают в точке возбуждения сейсмических волн, а другиерасполагают по окружности с фиксированным углом между ними, при этомрадиус, соединяющий точку возбуждения с местом установки сейсмоприемника первого канала, совмещают с се-.верным направлением меридиана, измеряют скорости распространения сейсмических волн по всем каналам и опреде"ляют угол между направлением их распространения и направлением на север.1208522 индикатор. 2, Устройство для определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород, включающее и параллельных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные сейсмодатчик, частотный фильтр, усилитель, фильтр амплитудных помех с блоком инцикации и настройки, пороговый каскац, формирователь опорного импульса., при этом все каналы, кроме первого, содержат оконечный каскад, соединенный с преобразователем временных. интервалов в код, причем устройство включает генератор счетныХ импульсов, подключенный к входам оконечных каскадов, и ударный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщЕния информативности устройства за счет вычисления направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, в устройство введен цифровой преобразова"- тель кода в угол, к которому подключены выходы преобразователей временных интервалов в код, а в каждый канал, кроме первого, между формирователями опорных импульсов и оконечными каскадами введены триггеры, при этом вторые входы триггеров соединены с выходами формирователя опорных импульсов первого канала,3, Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что цифровой преобразователь кода в угол содержит пять схем возведения в квадрат, три умножителя, схему умножения на постоянный множитель, три инвертора три сумматора, схему деления и последовательно соединенные первую схему сложения с постоянным слагаемьпч, схему извлечения кбрня, вторую схему сложения с постоянным слагае; мым, схему деления на постоянное число, вторую схему извлечения корня, схему вычисления обратной тригонометрической функции и цифровой индиИзобретение относится к контролю физико - механических свойств горных пород по иэмерек;и ор, причем входы первых трехсхем воздевения в квадрат соедйнены с выходами преобразователей временных интервалов в цифровой код,выход первой схемы возведения вквадрат соединен с первым входомпервого умножителя и вторым входомтретьего умножителя, выход второйсхемы возведения в квадрат соединенс вторым входом первого умножителяи первым входом второго умножителя,а выход третьей схемы возведения вквадрат соединен с вторым входомвторого умножителя и первым входомтретьего умножителя, выход первогоумножителя через схему умноженияна постоянный множитель соединен спервым входом первого сумматора,второй вход которого через инверторсоединен с выходом второго умножителя, подключенного также к первомувходу второго сумматора, второй входкоторого через второй инверторсоединен с выходом третьегоумножителя, при этом инверторсоединен также с третьим входом первого сумматора, выход которого черезчетвертую схему возведения в квадрат соединен с первым входом третьего сумматора и схемы деления, выход второго сумматора через пятуюсхему возведения в квадрат соединенс вторым входом третьего сумматора,выходом подключенного к второмувходу схемы деления, выходом подключенный к входу третьего инвертора,соединенного с входом схемы сложения с постоянным слагаемым, к выходукоторой последовательно подсоединена схема деления на постоянное число, схема извлечения корня, втораясхема сложения с постоянным слагаемым, схема деления на постоянноечисло, вторая схема извлечения кор. ня, схема вычисления обратной тригонометрической функции и цифровой ниям особенностей распростране.ния сейсмических волн в гоном массиве.Целью изобретения является повышение информативности способа иустройства путем измерения направле-ния распространения сейсмическихволн в географической системе координат.На Фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг, 2 -схема преобразователя скорости распространения сейсмических волн вугол, характеризующий основное направление распространения сейсмических волн,Устройство содержит 1 параллельных каналов ( п 4), каждый из которых состоит из последовательно соединенных сейсмодатчиков 1 (см.фиг, 1), частотного фильтра 2, усилителя 3 в режиме ограничения,фильтра 4 амплитудных помех с блоком5 индикации помехи в канале и настройки фильтра амплитудных помех,порогового каскада 6, формирователя7 опорного импульса. Один из сеймодатчиков размещен в точке возбужде-,ния сейсмических волн, а другие -в точках, расположенных на окружности с углом 30-60 О между ними, Датчик, расположенный на радиусе, совмещенном с северным направлениеммеридиана, принят за сторону угла,характеризующего основное направление распространения упругих волнв горном массиве, т. е. угла, образованного большой осью эллипса (такую форму имеет фронт распространения сейсмических волн) и севернымнаправлением меридиана. Каждый канал, за исключением пер.вого, дополнительно содержит последовательно соединенные триггер 8,оконечный каскад 9 (схема И) и преобразователь 10 временных интерваловв код. Первые входы триггеров 8соединены с выходом формирователя 8опорного импульса первого канала,а вторые входы - с выходами формирователей 7 своих каналов. Вторые входы оконечных каскадов всех каналовподключены к выходу генератора 11счетных импульсов, Выходы преобразователей 10 подключены к входамцифрового преобразователя 12 кодав угол, характеризующий основноенаправление распространения сейсмических волн в массиве горных пород.Преобразователь соединен с блоком13 индикации, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Запуск упругих колебаний осуществляется импульсным источником упругих волн - ударным блоком (не 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 Преобразователь 12 содержит пять схем 14-18 возведения в квадрат, три умножителя 19-21, схему 22 умножения на постоянный множитель, три инвертора 23-25, три сумматора 26-28, схему 29 деления и последовательно соединенные первую вхему 30 сложения с постоянным слагаемым, схему 31 извлечения корня, вторую схему 32 .сложения с постоянным слагаемым, схему 33 деления на постоянное число, вторую схему 34 извлечения корня, схему 35 вычисления обратной тригонометрической функции, входы первых трех схем 14, 15 и 16 возведения в квадрат соединены с выходами преобразователей 10 временных интервалов в код, выход первой схемы 14 возведения в квадрат соединен с первым входом первого умно- жителя 19 и вторым входом третьего умножителя 21,выход второй схемы 15 возведения в квадрат соединен с вторым входом первого умножителя 19 и первым входом второго умножителя 20, а выход третьей схемы 16 возведения в квадрат соединен с вторым входом второго умножителя 20 и первым входом третьего умножителя 21, выход первого умножителя 19 через схему 22 умножения на постоянный множитель соединен с первым входом первого сумматора 26, второй вход которого через инвертор 23 соединен с выходом второго умножителя 20, подключенного также к первому входу второго сумматора 27, второй вход которого через второй инвертор 24 соединен с выходом третьего умножите. ля 21, при этом инвертор 24 соединен с третьим входом первого сумматора 26, вйход которого через четвертую схему 17 возведения в квадрат соединен с первыми входами третьего сумматора 28 и схемы 29 деления, выход второго сумматора 27 через пятую схему 18 возведения в квадрат соединен с вторым входом третьего сумматора 28, выходом подключенного к второму входу, схемы 29 деления, выходом подключенного к входу третьего инвертдра 25, соединенного с входом схемы 30 сложения.показан), расположенным в горном .массиве. Сейсмодатчики 1 преобразуют колебания горных пород в электрические сигналы, которые проходят через частотный фильтр 2 помех и усиливаются усилителем 3. Для увеличения крутизны фронта первого коле. бания и уменьшения влияния этого фронта на точность показания усилитель 3 при усилении колебаний работает в режиме амплитудного ограни 10 чения.Сигнал с выхода усилителя 3 поступает на фильтр 4 амплитудных помех,настроенный таким образом, чтобыне проходили сигналы помехи, сходныепо частоте с полезным сигналом,но меньше его поамплитуде, Затемполезный сигнал поступает на блок 5 20индикации помехи и настройки фильтра4 и на пороговый каскад 6, которыйвыдает прямоугольный импульс в момент прихода полезного сигнала. формирователи 7 опорного импульса выдают короткие треугольные импульсына входы триггеров 8 по переднемуфронту прямоугольного импульса порогового каскада 6. При поступленииопорного импульса от формирователя7 первого канала на первые вхоцытриггеров 8 последние переворачиваются. В момент поступления сигналовот формирователей 7 своего каналана вторые входы триггеров 8 последние возвращаются в исходное состояние и на их выходах появляютсяимпульсы, длительность которых равна времени распространения упругойволны от точки возбуждения сеисмической волны до датчика соответствующего канала, т, е, временномуинтервалу между первым и М -м импульсами,Прямоугольные импульсы с выходов45 триггеров поступают на один из входов оконечного каскада 9, на второй вход которого поступают треугольные импульсы от генератора 11 счетных импульсов, Таким образом, число импульсов на выходе каждого оконечного каскада 9 пропорционально соответствующей длительности импуль" са с выхода триггера 8. Преобразователь 10 временных интервалов в 55 код преобразует число импульсов соответствуЮщего временного интервала в код, который характеризует скорость распространения сейсмической волны и подается на цифровой преобразователь 12 кода в угол,Преобразователь 12 кода в угол работает следующим образом,На входы схемы 14- 16 возведения в квадрат поступают сигналы с преобразователей 10, С выхода первой схемы 14 сигналы подаются на первый вход первого умножителя 19 и на второй вход третьего умножителя 21. С выхода второй схемы 15 возведения в квадрат сигналы поступают на второй вход первого умножителя 19 и на первый вход второго умножителя 20, С выхода третьей схемы 16 сигналы поступают на первый вход третьего умножителя 21 и на второй вход второго умножителя 20. С выхода первого умножителя 19 сигнал поступает на вход схемы 22 умножения на постоянный множитель, а с ее выхода на первый вход сумматора 26. С выхода второго умножителя 20 сигнал через инвертор 23 поступает на второй вход сумматора 26 и на первый вход сумматора 27. На третий вход сумматора 27 поступает сигнал с выхода третьего умножителя 21, который предварительно пройнвертирован инвертором 24. С выхода инвертора 24 сигнал поступает также на второй вход сумматора 27. Сигналы с сумматоров 26 и 27 через схемы 17 и 18 возведения в квадрат поступают на первый и второй входы сумматора 28 соответственно. С выхода схемы 17 сигнал поступает также на первый вход схемы 29 деления, на второй вход которой поступает сигнал с выхода сумматора 28 С выхода схемы 29 деления сигнал, проинвертированный инвертором 25, поступает на вход схемы 30 сложения с постоянным слагаемым, с выхода которой сигнал поступает на вход схемы 3 1 извлечения корняС выхода схемы 31 сигнал поступает на вход второй схемы 32 сложения с постоянным слагаемым, а с ее выхода через схему 33 деления на постоянное число - на вход второй схемы 34 извлечения корняС выхода схемы 34 сигнал поступает на схему 35 вычисления обратной тригонометрической функции, которая вычисляет угол между радиусом, соединяющим точку возбуждения сейсмической волЗаказ 111 Тираж 728 НИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 5, Москва, Ж, Раушскаяписное СССР ий д, 4/5113 аб,лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектна ны и датчик 1 второго канала, и основным направлением распространениясейсмической волны по формуле 6:Ч, Ч,;о=Ч, Ч ,Ч, - скорость распространенияволны между излучателем ипервым датчиком7 - то же, между излучателем ивторым датчиком,Ч - то же, между излучателем итретьим датчиком.Со схемы 35 информация поступаетцифровой индикатор 13.