Способ распознавания сейсмоакустических сигналов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 987545 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(53)М, Кд., 6 01 Ч 1/28 Гесударстэеккье кемлтет ко делам лзебретеккй и вткрытийДата опубликования описаиия 07.0.83(72) Авторы П.Т.Сиротенко, А.В.Жигулевцев изобретен и я е и Конотопский ордена:Трудового Красногяр Знамени электромеханический завод "КраЬтьтй-иауаллисет"щщФца)(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИСИГНАЛОВ плитуде Изобретение относится к распозна ваниям сигналов с низким отношением сигнал/помеха.и, в частности может быть использовано при построении устройств распознавания сейсмоакустических сигналов в системах автоматического сейсмогрогноза опасных состояний горных выработок. Известен способ распознавания сигналов, осуществляемый путем фильтрации из входного напряжения части напряжения со спектром распознаваемого сигнала, формирования опорного напряжения из полного входного сигнала неотфильтрованного напряжения, усиления в И раз отфильтрованной час" ти напряжения перед сравнением его с опорным, выпрямления амплитудным детектированием отфильтрованного и опорного напряжения перед сравнением, сравнения отфильтрованной части напряжения с опорным напряжением по амНедостатком известного способа. является низкая достоверность распоз навания сейсмоакустических сигналов, так как формирование опорного напряжения пропорционально амплитуде принятого сигнала и не позволяет распознавать сильные сейсмоакустические сигналы, имеющие большую амплитуду и низкую частоту заполнения. Но данные сигналы имеют наибольшую ценность 1 О.при сейсмопрогнозе.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ распознавания сейсмоакустических сигналов, осуществляемый путем сравнения опорного напряжения, сформированного из неотфильтрованного входного напряжения, с напряжением, сформированным после узкополосной фильтрации входного неяряяения 2.Недоляетсявания с статком известного способа яв.низкая достоверность распознаейсмоакустических сигналов вмолотковых лавах из-за совпадения,спектров сейсмоакустических сигналовсо спектрами сигналов отбойного молотка и других производственных помех.Целью изобретения является повышение достоверности распознавания сейсмоакустических сигналов,Указанная цель достигается тем,что согласно способу распознаваниясейсмоакустических сигналов, осуществляемому путем сравнения опорногонапряжения сформированного из неотФильтрованного входного напряжения,с напряжением, сформированным послеузкополосной фильтрации входного напряжения, опорное напряжение получают суммированием напряжения, сформированного из неотфильтрованноговходного напряжения, с напряжением,сформированным пропорционально сред Оней частоте заполнения входных сигналов, а узкополосную фильтрацию осуществляют в диапазоне высоких гармонических составляющих сейсмоакустических сигналов. 25На фиг.1 и 2 показаны амплитудночастотные характеристики сейсмоакустических сигналов и источников помех;на фиг.3 - временные диаграммы.На Фиг.1 показаны амплитудно-час 30 тотные характеристики звукоулавливающей аппаратуры 1 и узкополосного Фильтра 2, осуществляющего выделение высших гармонических составляющих рас познаваемых сигналов, а также амплитудно-частотные спектры сильных 3, ;средних ч и слабых 5 сейсмоакустических сигналов. При введении сей смоакустического прогноза применяет 40 ся звукоулавливающая аппаратура, принимающая возникающие акустические сигналы в диапазоне 200-2000 Гц в горных породах. На фиг.2 показаны амплитудно-час тотные спектры наиболее часто встречающиеся при сейсмоакустическом прогнозе производственных помех и имеющих наименьшие различия в амплитудночастотрых спектрах во время прогноза с сейсмоанустическими сигналами: бурения 6, отбойного молотка 7, ударов по креплению 8, осыпания угля 9, вентилятора местного проветривания 10, комбайна 11, конвейера 12, струга 13, 55 щита 11, Как вирно из приведенных амплитудно-частотных спектров акустических сигналов производственных помех и сейсмоакустических сигналовв принимаемом звукоулавливающей аппаратурой диапазоне 200-2000 Гц Г возможном диапазоне частоты заполнения сейсмоакустических сигналовпрактически нет различий в спектре,поэтому достоверность распознаваниясейсмоакустических сигналов при применении в этом диапазоне фильтрациинизкаяБолее существенное различиеамплитудно-частотных спектров имеетсяв диапазоне частот, лежащем вышедиапазона возможной частоты заполнения сейсмоакустических сигналов( ) 2000 Гц 7, т.е, в области высшихгармонических составляющих сейсмоакустических сигналов, Амплитудночастотные спектры сейсмоакустических сигналов в диапазоне ) 2000 Гцнаиболее близки к амплитудно-частотным спектрам акустических сигналовотбойного молотка и струга, при этом,поскольку амплитудно-частотные спектры сигналов в процессе прогноза изменяются, то необходимо для эффективного выделения сейсмоакустическихсигналов следить за уровнем принимаемых сигналов и изменением частотызаполнения этих сигналов. В процессеведения прогноза в широких пределахизменяется уровень принимаемых сигналов, поскольку он зависит от мощности принимаемого сигнала, звукового пути, проходимого сигналом до геофона, поглощения на звуковом путив горных породах и других горно-геологических факторов, Частота заполнения акустических сигналов изменяется из-за изменения горно-геологических условий в процессе прогноза,а44 менно изменения твердости угля,размера угольного пласта, а также особенно горного давления и других Факторов. На Фиг,3 показаны временные диаграммы, иллюстрирующие предлагаемый способ распознавания сейсмоакустических сигналов.Сигналы с выхода звукоулавливающей аппаратуры 15 подвергаются следующей обработке.Фильтруется узкополосным Фильтром часть спектра сигнала, лежащая в области высоких гармонических составляющих 16. Частота настройки фильтра выбирается, например, в диапазоне 2000-15000 Гц. Нижний предел ограничен протяженностью спектра про987545Ал. цесс ведения сейсмоакустическогопрогноза, т,е. освободить операторов шахтной службы сейсмопрогноза отраспознавания акустических сигналовна слух, внести в выдаваемый прогноз5объективность и, как следствие этого,. сократить длительность ложно-прогнозируемых опасных зон, повысить производительность добычных участков, со 10 кратить затраты на противовыбросныемероприятия,5изводственных помех, а верхний преде ограничен протяженностью спектра сейсмоакустических сигналов и превышением его уровня над спектром шума, аппаратуры в зтом диапазонебелый шум), После этой Фильтрации некоторые производственные помехи подавляются полностьюбурение, асы пание, вентилятор местного проветривания и другие , оставшиеся вкус тические сигналы производственных помех подавляются при сравнении по амплитуде выделенных сигналов (,например, после детектирования) 173% сейсмоакустических сигалов отфильтрованные сигналы сравниваются с опорным напряжением. При превышении отфильтрованного сигнала над опорным напряжением считается выделенным сейсмо- "40 акустический сигнал 21, а при не превышении отфильтрованным сигналом опорного напряжения он относится к производственной помехе,Положительный эФфект данного способа состоит в том, что его применение позволяет автоматизировать проФормула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ М 2,133.327кл. Н 04 В 1/10, опублик, 1978.2. Иванов В.С.,Иурадин В.В. Требования к аппаратуре для автоматического счета сейсмоакустических импульсов.-Сб.Труды Донецкого научноисследовательского угольного институ. та", 1975, 8 56, с. 163- 167 (прототип). с опорным напряжением 18. Опорноенапряжение Формируется как сумма на- Способ распознавания сейсмоакуспряжений, пропорциональных средне тических сигналов, осуществляемыи му уровню принимаемых сигналов 19 и Ьутем сравнения опорного напряжения, средней частоте принимаемых акус- . сформированного из неотфильтрованнотических сигналов 20, которые Фор- го входного напряжения, с напряжением мируются из полного ( неотфильт- сформированным после узкополосной рованногоу сигнала, что позволяет фильтрации входного напряжения, о тследить за изменением уровня и час- л и ч а ю щ и й с я тем, что, с тоты принимаемых сигналов, Отфильт- цепью повышения достоверности распозрованные сигналы перед сравнениемнавания сейсмоакустических сигналов, усиливаются и могут, например, вы- опорное напряжение получают суммиропрямиться амплитудным детектором. ванием напряжения, сформированногоВыбирая в различных пределах из неотфильтрованного входного навремя для получения средней ампли- пряжения, с напряжением, сформирован- туды и частоты заполнения сигналов, ным пропорционально средней частоте можно обеспечить высокую достовер- заполнения входных сигналов, а узко- ность распознавания при изменении полосную фильтрацию осуществляют в горногео 1 погических условий и других диапазоне высших гармонических сосФакторов во время ведения сейсмоакус тавляющих сейсмоакустических сигнатического прогноза. Для выделения лов.987545 11 0297/33 Тираж 708 ПодВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. М 5/ писное аказ филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, Ь Составитель А. Гончаргв Редактор Н.Гунько Техред М.Гергель Корректор Н. Король