Устройство селекции акустических сигналов массива горных пород

(19) 51)4 Е 21 СЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ЛЬСТВУ К ДВТОРСКО(72) (53) (56) ия и ее приего контроля М,: Атомизмен в яд дат,тво СССР9/00, 1982.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 4066111/22-0305,05.8623.12,87, Бюл. ВМосковский горныйА.С. Вознесенский622.83 1(088.8)Акустическая эмисие для неразрушаюрной энергетике.1980, с. 216,торское свидет1688, кл, Е 21(54) УСТРОЙСТВО СЕЛЕКЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относится к области горного дела и предназначенодля контроля состояния пород, Цельизобретения - повышение надежностиработы за счет уменьшения допусковграницы пространственной эоны контроля. Устр-во содержит акустическиедатчики (АД) запуска 1 временнойзоны запрета и проверки 5, установленные вдоль оси шпура, коммутатор 4, усилитель 6 с фильтром 7 верхних частот и формирователь 11 временной зоны запрета. Между входом АД 1 и одним из входов коммутатора 4 включен аттенюатор 2, величина ослабления которого определяется по форму" макс /Рв (1 со-./ макс гонное затухание упругих волн в массиве пород; Р - граничная частота фильтра верхних частот; смакеамик максимальное и минимальное возможные значения скорости упругих волн в массиве а д - максимальф /"макс./ минный и минимальный допустимые угды между осью шпура и образующими соответственно двух конусов, оси которых совпадают с осью шпура, а вершины находятся посередине между АД 1 и 5. Образующие конусов направлены в сторону АД 1 и расположень так,. что конус с меньшим углом и вершине охватывает заданную прост136ранственную зону контроля. Конус с большим углом у основания не включае пространственную зону помехи. При поступлении акустического сигнала (АС) на АД 1 сигнал с его выхода ослабляется аттенюатором 2 до величины сигнала, снимаемого позже с 1 1326АД 5, При приходе АС не из зоны контроля амплитуда на выходе АД 5 будет больше и момент фиксации АС наступит раньше момента фиксации сигнала с АД 1, Это приведет к дополнительному повышению качества селекции.АС, 4 ил, Изобретение относится к горному делу и предназначено для контроля состояния горных пород по параметрам акустической эмиссии в зоне ведения горных работ,Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет уменьшения допусков границы пространственной зоны контроля.На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг3 - форма импульса акустической эмиссии на акустическом датчике запуска временной зоны запрета и акустическом датчике проверки, на фиг. 4 - расположение акустических датчиков запуска временной зоны запрета и проверки в массиве горных пород, границы зоны контроля и их асимптоты.Устройство селекции акустических сигналов (фиг, 1) содержит акустический датчик 1 запуска временной зоны запрета, аттенюатор 2, включенный между выходом акустического датчика 1 запуска временной зоны запрета и одним из входов 3 коммутатора 4, к другому входу которого подключен акустический датчик 5 проверки, Выход коммутатора 4 подключен к усилителю б, содержащему фильтр 7 верхних частот и ограничитель 8 амплитуды, а через пороговый блок 9, и формирователь 10 запуска - к входу формирователя 11 временной зоны запрета, схемам И 12,13, Выход формирователя 11 временной зоны запрета соединен с входом схемы И 12, а через инвертор 14 - с входом схемы И 13, а также с входом формирователя 15 временного интервала. Выход формирователя 15 временного интервала соединен с входом формирователя 16 временнойзоны нечувствительности, выход которого соединен с одним из входовКЯ-триггера 17, другие входы которо 5 го соединены с выходами схем И 12,13, а выход - с входом схемы И 13.Выход схемы И 13 является выходомсигнализации о приводе сигнала акустической эмиссии из зоны контроля.На временной диаграмме 18 изображены сигналы на выходах элементовсхемы в случае приема акустическогосигнала не из зоны контроля, а навременной диаграмме 19 - сигналы на1 гвыходах элементов схемы в случаеприема акустических сигналов из зоныконтроля, На диаграммах 20 21 показан электрический сигнал на выходеакустического датчика 1 запуска вре 20 менной зоны запрета,На диаграмме 22 показан электрический сигнал на выходе акустичес. кого датчика 5 проверки и момент 23его фиксации пороговым блоком 9 приего появлении не из зоны контроляво время действия временной зоны 24.запрета, изображенной на диаграммах25 и 26,На диаграмме 27 изображен электриЗ 0 ческий сигнал на выходе акустического датчика 5 проверки и момент 28его фиксации пороговым блоком 9 приприходе сигнала из эоны контроляи появлении после окончания времен 35 ной зоны 24 запрета.На диаграммах 29, 30 изображен,импульс на выходе формирователя 15временного интервала, на диаграммах31 и 32 - импульс на инверсном вы 40 ходе формирователя временной зонынечувствительности,На диаграмме 33 показан сигнална инверсном выходе Ю-триггера 17з 1361326 в случае прихода акустического сигнала не из зоны контроля, а на диаграмме 34 - иэ зоны контроля. На диаграммах 35 и 36 изображен сигнал на выходе схемы И 13 в случае прихода5 акустического сигнала не из зоны и из эоны контроля соответственно.На диаграмме 37 показан электрический сигнал на выходе акустического датчика 1 запуска временной зоны запрета, а на диаграмме 38 - на выходе акустического датчика 5 проверки. На этих диаграммах отмечены верхний 39 и нижний 40 пороги сраба- тывания порогового блока 9.На диаграмме 37 изображены электрический сигнал 4 1 до аттенюатора 2 и электрическийсигнал 42 после аттенюатора 2, а также момент 43 фиксации временного положения импульса электрического сигнала 4 1 без ослабления в момент 44 фиксации временного положения ослабленного импульса электрического сигнала 42. 25На диаграмме 38 изображен электрический сигнал 45, приходящий из зоны контроля и имеющий меньшую амплитуду по сравнению с электрическим сигналом 41, а также момент 46 фиксации временного положения импульса с акустического датчика 5 проверки.На фиг, 4 показаны расположение акустических датчиков и положение и ост анственной эоны контроля. р Р35В шпуре 47 установлены акустический датчик 1 запуска временной зоны запрета и акустический датчик 5 проверки, При работе устройства селекции акустических сигналов в массиве " 40 48 горных пород образуется пространственная зона 49 контроля, имеющая границу 50, которая непостоянна в зависимости от значения скорости упругих волн и от временного проме жутка между моментами 43 и 46 фиксации временного (промежутка) положения импульса, Этот промежуток помимо разности хода от источника акустической эмиссии до акустических БО датчиков 1 запуска временной эоны запрета и проверки зависит также и от случайной временной добавки при фиксации временного положения импульсов, вызванной различными амплитудами сигналов на акустических датчиках 1 запуска временной зоны запрета и проверки, При максимальной скорости и отрицательной временной добавке граница охватывает меньшую зону49 контроля, а при минимальной скорости и положительной временной добавке охватывает большую зону 51контроля. Асимптотами границ являются конусы с образующими 52 и 53,Один из конусов охватывает заданнуюпространственную зону 54 контроля,а другой не включает пространственную зону 55 акустической помехи.,Максимальный и минимальный углы 56,/ и 57,/5, между образующими52 конуса, охватывающего заданнуюпространственную зону 54 контроля,и образующими 53 конуса, не включающего пространственную зону 55 помехи и осью шпура 47 характеризуютизменение границы 50 зон 49, 5 1 конт.роля, содержащих заданную пространственную зону 54 контроля.1Устройство работает следующимобразом,При приходе акустических сигналов (диаграммы 20, 21) на акустический датчик 1 запуска временной зонызапрета с выхода этого датчика электрический сигнал ослабляется аттенюатором 2 до величины сигнала(диаграмма 22), снимаемого позжево времени с акустического датчика5 проверки (если сигнал приходитиз зоны заданной пространственнойзоны 54 контроля), затем поступаетна вход 3 коммутатора 4, через фильтр7 верхних частот, усилитель 6, ограничитель 8, пороговый блок 9, формирователь 10 запуска запускает формирователь 11 временной эоны запрета,на его выходе образуется импульс(диаграмма 25) временной зоны запрета длительностью С . От переднегофронта импульса (диаграммы 25, 26)временной зоны запрета запускаетсяформирователь 15 временного интервала. Импульс 25, 26 временной зонызапрета меньше импульса (диаграммы29, 30) временного интервала на величину Ср, характеризующую временнуюзону разрешения, Попадание в эту зону момента 28 фиксации электрического сигнала (диаграмма 27) на выходеакустического датчика 5 проверкиозначает приход акустического сигнала из зоны 54 контроля, Если момент23 фиксации электрического сигнала(диаграмма 22) на выходе акустического датчика 5 проверки попадаетво временную зону 24 запрета, то ондопусков границы пространственной зоны контроля, оно снабжено аттенюатором, включенным между выходом акустического датчика запуска временной5 эоны запрета и одним из входов коммутатора, причем величина ослабления аттенюатора определяется поформулеК -а смаксов 3, Чвс) 10соя у мин 1 мн где а - погонное затухание упругих волн в массиве пород;Гв - граничная частота фильтраверхних частот; 1 макс/мин- максимальное и минимальноевозможные значения скорости упругих волн в массиве,Амон,фмин " максимальный и минимальныйдопустимые углы между осьюшпура и образующими соответственно двух конусов,оси которых совпадают с осью шпура,а вершины находятся посередине междуакустическими датчиками запускавременной зоны запрета и проверки,при этом образующие конусов направлены в сторону акустического датчика запуска временной зоны запретаи расположены так, что конус с меньшим углом при вершине охватываетзаданную пространственную зону контроля, а конус с большим углом невключает пространственную зону помехи.1361326 Со итель В.Петрова М.Моргентал Корректор А Редактор Н.Гунь х уча каз 6207/37 5 ВНИИ рст обр енного комит тений и откр -35, Раушска/5 зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная ТиражПИ Госудаделам из5, Москв ф 7Яг 4 Подписиета СССРытийя наб., д.