Устройство для контроля напряженного состояния массива горных пород

 

Сущность: устройство включает п акустических каналов (1). каждый из которых состоит из датчика (2). усилителя (3), управляющего ключа (4), АЦП (5), селектора (6), блок измерения (7), включающий блоки вычисления (8), памяти (9), регистрации (10), синхронизации (11), формирователь временных интервалов (12), задатчик временных интервалов (13), канал обнаружения сигналов электромагнитной эмиссии, состоящий из антенны (15), приемно-усилительного блока (16), блока обнаружения электромагнитной эмиссии (17), элемент И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-4-5 — 6 — 1 8 — 9-10

4 — 5-6 — Г й-) 11

15 — 16-17-18-12 — 1З (20 — 21 — 22 — 23 (21) 4882914/03 (22) 20.11.90 (46) 23.05,93, Бюл, № 19 (71) Научно-производственное объединение и Сибцветметавтоматика" (72) Ю,М. Зиновьев и Б.Н. Казьмин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1627695, кл. Е 21 С 39/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРHblX ПОРОД (57) Сущность: устройство включает п акустических каналов (1), каждый иэ которых состоит из датчика (2), усилителя (3), управляющего ключа (4), АЦП (5), селектора (6), блок измерения (7), включающий блоки вычисления (8), памяти (9), регистрации (10), синхронизации (11), формирователь временных интервалов (12), задатчик временных интервалов (13), канал обнаружения

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для контроля напряженного состояния массива горных пород, определения координат горных ударов и очагов повышенной сейсмоакустической эмиссии.

Цель изобретения — повышение надежности контроля в условиях повышенного уровня электромагнитных помех.

Наличие элемента И и радиометрического канала обнаружения сигналов с укаэанными выше связями между собой и другими элементами устройства позволяет обнаружить наряду с сигналами акустиче„„5U ÄÄ 1816860А1 сигналов электромагнитной эмиссии, состоящий из антенны (15), приемно-усилительного блока (16), блока обнаружения электромагнитной эмиссии (17). элемент И (18), радиоэлектрический канал обнаружения сигналов (19), включающий датчик радиометрических сигналов (20), фотоэлектронный умножитель (21), дополнительный усилитель (22), дискриминатор (23). 1 ил, l ской и электромагнитной эмиссии также и д сигналы радиационной (гамма-кванты) эмиссии, возникающие в процессе трещи- (1 Д,/ нообразования в горных породах и регистрируемые датчиком радиометрического канала обнаружения, Это позволяет регламентировать реги страцию и обработку акустичаскои иифор-,,), а мации только в интервалы времени. )в соответствующие периоду процесса разрушения горных пород, выявленному по одновременно принятым сигнала электромагнитной и радиационной эмпс сии, что повышает надежность контроля на

1816860 пря.кенного состояния массива горных пород в условиях повышенно о уровня электромагнитных помех

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для контроля напряженного состояния массива горных пород содержит и акустических каналов 1 (n 3), каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика 2, усилителя 3, управляющего ключа 4, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5 и селектора 6, выход которого соединен с соответствующим номеру канала входом блока измерения 7, состоящего в свою очередь из последовательно соединенных субблоков вычисления

8, памяти 9 и регистрации 10, а также субблока управления (синхронизации) 11, выход которого подсоединен к управляющим входам субблока вычисления 8, субблока памяти 9, АЦП 5 и селекторов 6, формирователь 12 временных интервалов, задатчик 13 временных интервалов, канал 14 обнаружения сигналов электромагнитной эмиссии. состоящий из последовательно соединенных антенны 15, приемно-усилительного блока 16 и блока 17 обнаружения электромагнитной эмиссии.

Устройство дополнительно снабжено элементом И 18 и радиометрическим кана. лом 19 обнаружения сигналов. Выход канала 14 обнаружения сигналов электромагнитной эмиссии (выход блока 17) подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к первому входу формирователя 12 временных интервалов, а радиометрический канал 19 обнаружения сигналов выполнен из последовательно соединенных датчика 20, ФЭУ 21, усилителя

22 и дискриминатора 23. Выход дискриминатора 23 является выходом радиометрического канала 19 обнаружения сигналов и соединен со вторым входом элемента И 18.

Второй вход формирователя 12 временных интервалов соединен с выходом суб блока управления 11, а третий вход — с выходом задатчика 13 временных интервалов. Входы управляющих ключей 4 параллельно соединены с выходом формирователя 12 временных интервалов.

Радиометрический канал 19 обнаружения сигналов выполнен из стандартных блоков и узлов: датчик 20 — например, сцин илляционный детектор; дискриминатор 23 — устройство, выделяющее электрические импульсы в заданном диапазоне амплитуд, соответствующие гамма-квантам, образующимся в процессе разрушения горных пород.

Сигналы (импульсы) радиационной

35 эмиссии (гамма-кванты), также возникающие в процессе трещинообразования в горных породах, принимаются датчиком 20 блока 19, преобразовываются в электрические импульсы с помощью ФЗУ 21, усилива40 ются усилителем 22 и поступают на вход дискриминатора 23, который выделяет из спектрального распределения амплитуд импульсов участок спектра, соответствующий. . гамма-квантам, возникающим в результате

45 трещинообразования в горных породах, и, в соответствии с интенсивностью гамма-излучения в выделяемом участке спектра выдает команду разрешения на второй вход элемента И 18.

При одновременном присутствии сигналов разрешения с выходов блоков 14 и 19 на первом и втором входах элемента И 18, на выходе последнего формируется команда запуска, поступающая на первый вход формирователя 12 временных интервалов, который при помощи задатчика 13 временных интервалов формирует и подает команд разрешения с фиксированной длительнг

Блоки 20,21,22 и 23 применяются по своему прямому назначению и серийно выпускаются нашей промышленностью.

Устройство работает следующим образом.

В акустических каналах 1 датчиками 2 принимаются акустические сигналы, возникающие в процессе трещинообразования в горных породах, а также сигналы акустических помех, вызванных работой технологического оборудования, преобразовываются в электрические сигналы, которые усиливаются усилителями 3 и поступают на первые входы управляющих ключей 4, которые в исходном состоянии закрыты, Сигналы (импульсы) электромагнитной эмиссии (ЗМЭ). также возникающие в процессе трещинообразования в горных породах, и сигналы электромагнитных помех принимаются антенной 15 (датчиком электромагнитной эмиссии) канала 14 обнаружения сигналов ЭМЗ и после усиления в приемно-усилительном блоке 16 поступают на вход блока 17 обнаружения сигналов

ЭМЭ. Блок 17 при поступлении на его вход сигналов. соответствующих определенным заранее установленным критериям (интенсивности, напряженности электромагнитного поля: см, Ж. "Безопасность труда в промышленности", 1984 r, М 10),выдает команду разрешения на первый вход элемента И 18.

1816860 стью « импульса команды на управляющие (вторые) входы ключей 4..

Время задержки «, от момента одновременного обнаружения сигналов разрешения (сигналов электромагнитной и радиационной эмиссии) на входах элемента

И 18 и длительность импульса команды разрешения (интервала измерения «„), определяются в зависимости от скорости аку стических колебаний ЧА в контролируемом массиве горных пород и размеров контролируемой зоны (Л i):

Л I = 4 — Ir1 где Il - расстояние от центра датчиков. установленных групповым методом до начала контролируемой зоны (минимальный радиус);

1г1- РаССтОЯНИЕ От ДатЧИКОВ ДО КОНЦа контролируемой зоны (максимальный радиус), 1г1, Тогда гз= —

VA t (2) «li = «02 — «ll1

VA VA

12 Iri л!

VA VA (3) При наличии команды разрешения на управляющих (вторых) входах ключей 4 сигналы с выхода усилителей 3 проходят на входы АЦП 5„где преобразуются в цифровую форму и затем поступают на входы селекторов 6, где производится цифровая обработка и выделение за интервал времени «„из общего сигнала, вызванного помехами и акустической эмиссией горных пород, полезных сигналов, т.е, сигналов, вызванных акустической эмиссией, после чего сигналы в цифровом виде поступают на соответствующие входы субблока вычисления

8 координат и затем полученная информация через субблок памяти 9 выводится на субблок регистрации 10. Субблок управления 11 служит для управления (синхронизации) устройства, для чего его выход соединен с управляющими (вторыми) входами АЦП 5, селекторов 6, субблоков вычисления 8,"памяти 9 и формирователя 12 временных интервалов.

Технические преимущества заявляемого обьекта по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения координат источника акустической эмиссии в условиях акустических и электромагнитных помех.

Предлагаемое устройство позволяег из непрерывного потока информации вь бирать только те интервалы во времени, в которых действительно происходили динамические проявления напряженного состояния массива горных пород, сопровождающиеся акустическими, электромагнитными (3M3) и рациональными явлениями, что позволяет повысить надежность контроля в условиях повышенного уровня электромагнитных помех, т,к. одним из критериев контроля в данном случае с,;ужат сигналы радиационной эмиссии, не подверженные "влиянию" электромагнитных помех в силу значительной разницы (10-15 порядков) в длине волны. Все вышеуказанное повышает надежность контроля напряженного состояния массива горных пород.

Формула изобретения

Устройство для контроля напряженного состояния массива горных пород, содержащее не менее трех идентичных акустических

25 каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных датчика. через усилитель подсоединенного к первому вхо ду управляющего ключа, выход которого подключен к первому входу аналого-цифро30 вого преобразователя, выход которого подключен к первому входу селектора, выход которого является выходом акустического канала, канал обнаружения электромагнитной эмиссии, включающий последовательно

35 соединенные антенну, приемно-усилительный блок и блок обнаружения электромагнитной эмиссии, выход которого является . выходом канала обнаружения электромагнитной эмиссии и соединен с первым вхо40 дом формирователя временных интервалов, к второму входу которого подключен задатчик, а выход подсоединен к вторым входам управляющих ключей, блок измерения, состоящий из элемента вычисления, выход ко45 торого подключен к первому входу элемента памяти, выход которого подключен к элементу регистрации, а также элемента управления, выход которого подключен к второму входу элемента памяти, первому входу эле50 мента вычисления и третьим входам формирователя временных интервалов, аналого-цифровых элементов и селекторов каждого акустического канала, при этом выходы каждого акустического канала подклю55 чены к соответствующим входам элемента вычисления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности контроля в условиях повышенного уровня электромагнитных помех, оно дополнительно снабже Но элементом И и радиометрическим

1816860

Составитель Ю,Зиновьев

Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Редактор Г.Бельская

Заказ 1712 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 каналом обнаружения сигналов, при этом выход канала обнаружения сигналов электромагнитной эмиссии подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к первому входу формирователя временных интервалов, а радиометрический канал обнаружения сигналов выполнен из последовательно соединенных датчика радиометрических сигналов, фотоэлектронного умножителя, дополнительного усилителя и дискриминатора, выход последнего явля5 ется выходом радиометрического канала обнаружения сигналов и соединен со вторым входом элемента И,