Способ распознавания сейсмоакустических сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и 987545

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24. 04 е 81 (21) 3283979/18-25 с присоелинениеи заявки .%— (23) П риоритет

Опубликовано 07.01.83.Бюллетень № 1 (5) }М. Кд.

G 01 Ч 1/28

Гесудерстаекеьй кемлтет

IIo делам лзебретеккй и вткрытий (53) ЛК 550.834 (088.8) Дата опубликования описаиия07.01.83

П. Т. Сирот енко, А.В. Жигулев цев т1

Конотопский ордена:Трудового Красногяр- Знамени электромеханический завод "Крас1тьтй-маталлисят" (72) Авторы изобретения (71 ) 3 а я вител ь (54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ го неяряяения (21.

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 фильт- 1ц рации 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 c опорным, выпрямления амплитудным детектированием отфильтрованного и опор20 ного напряжения перед сравнением, сравнения отфильтрованной части напряжения с опорным напряжением по амплитуде (1).

Недостатком известного способа . является низкая достоверность распоз«

1 навания сейсмоакустических сигналов, так как формирование опорного напря. жения пропорционально амплитуде принятого сигнала и не позволяет распознавать сильные сейсмоакустические сигналы, имеющие большую амплитуду и низкую частоту заполнения. Но данные сигналы имеют наибольшую ценность 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 входноНедостатком известного способа является низкая достоверность распознавания сейсмоакустических сигналов в

987545 молотковых лавах из-за совпадения . спектров сейсмоакустических сигналов со спектрами сигналов отбойного молотка и других производственных помех.

Целью изобретения является повышение достоверности распознавания сейсмоакустических сигналов.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу распознавания сейсмоакустических сигналов, осущест- 10 вляемому путем сравнения опорного напряжения,, сформированного из неотфильтрованного входного напряжения, с напряжением, сформированным после узкополосной фильтрации входного напряжения, опорное напряжение получают суммированием напряжения, сформированного из неотфильтрованного входного напряжения, с напряжением, сформированным пропорционально сред- zo ней частоте заполнения входных сигналов, а узкополосную фильтрацию осу ществляют в диапазоне высоких гармонических составляющих сейсмоакустических сигналов. 25

На 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 распознаваемых сигналов, а также амплитудно-частотные спектры сильных 3, .средних 4 и слабых 5 сейсмоакустических сигналов. При введении сей сйоакустического прогноза применяет4Q ся звукоулавливающая аппаратура, принимающая возникающие акустические сигналы в диапазоне 200-2000 Гц в горных породах.

На фиг.2 показаны амплитудно-час- 43 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, 53 щита 14. Как видно из приведенных амплитуднс-частотных спектров акусти ческих сигналов производственных помех и сейсмоакустических сигналов в принимаемом звукоулавливающей аппаратурой диапазоне 200-2000 Гц (возMowH0M диапазоне частоты заполнения сейсмоакустических сигналов практически нет различий в спектре, поэтому достоверность распознавания сейсмоакустических сигналов при применении в этом диапазоне фильтрации низкая ° Более существенное различие амплитудно-частотных спектров имеется в диапазоне частот, лежащем выше диапазона возможной частоты заполнения сейсмоакустических сигналов (> 2000 Гц-7, т.е. в области высших гармонических составляющих сейсмоакустических сигналов. Амплитудночастотные спектры сейсмоакустических сигналов в диапазоне ) 2000 Гц наиболее близки к амплитудно-частотным спектрам акустических сигналов отбойного молотка и струга, при этом, поскольку амплитудно-частотные спектры сигналов в процессе прогноза изменяются, то необходимо для эффективного выделения сейсмоакустических сигналов следить за уровнем принимаемых сигналов и изменением частоты заполнения этих сигналов. В процессе ведения прогноза в широких пределах изменяется уровень принимаемых сигналов, поскольку он зависит от мощности принимаемого сигнала, звукового пути, проходимого сигналом до геофона, поглощения на звуковом пути в горных породах и других горно-геологических факторов. Частота заполнения акустических сигналов изменяется из-за изменения горно-геологических условий в процессе прогноза,а

44менно 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 про987545

А л цесс ведения сейсмоакустического прогноза, т.е..освободить операторов шахтной службы сейсмопрогноза от распознавания акустических сигналов на слух, внести в выдаваемый прогноз

% объективность и, как следствие этого, . сократить длительность ложно-прогно- . зируемых опасных зон, повысить производительность добычных участков, со о кратить затраты на противовыбросные мероприятия.

5 изводственных помех, а верхний прете ограничен протяженностью спектра сейсмоакустических сигналов и превышением его уровня над спектром шума, аппаратуры в зтом диапазоне (белый шум), После этой фильтрации некоторые производственные помехи подавляются полностью LI бурение, асы пание, вентилятор местного проветривания и другие, оставшиеся вкус тические сигналы производственных помех подавляются при сравнении по амплитуде выделенных сигналов (,например, после детектирования) 17

3t$ 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 экспертизе

1. Патент ФРГ И 2,133.327 кл. 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 института", 1975, У 56, с.163-167 (прототип). с опорным напряжением 18. Опорное напряжение формируется как сумма на- Способ распознавания сейсмоакуспряжений, пропорциональных средне- < тических сигналов, осуществляемый 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 шийся тем, что, с тоты принимаемых сигналов, Отфильт- целью повышения достоверности распозрованные сигналы перед сравнением навания сейсмоакустических сигналов, усиливаются и могут, например, вы- опорное напряжение получают суммиропрямиться амплитудным детектором. ванием напряжения, сформированного

Выбирая в различных пределах из неотфильтрованного входного навремя для получения средней ампли- пряжения, с напряжением, сформировантуды и частоты заполнения сигналов, ным пропорционально средней частоте можно обеспечить высокую достовер- заполнения входных сигналов, а узконость распознавания при изменении полосную фильтрацию осуществляют в горногеодогических условий и других диапазоне высших гармонических сосФакторов во время ведения сейсмоакус тавляющих сейсмоакустических сигнатического прогноза. Для выделения лов.

987545

Составитель А.Гончаргв

Редактор Н.Гунько Техред М.Гергель

Корректор Н. Король

Подписное

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10297/33 Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раувская наб., д. 4/5