Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсмик

Соцналнстнчесмнк

Республик >987546 (6I ) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22)Заявлено 24.04,81(2! ) 3283980/18 25 с присоедмнением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.83. Бкъллетень № 1

Дата опубликования описания 07.01.83 (53)M. Кл. (F01 V l./28

Гооударстмнннй комитет по делам нзобретеннй н открмтнй (53) УДК 550.834

1088.8) т

П. T. Сиротенко,.А. Ю. Жигулевцев и A. И Сояоповйик, с

t ,Ф ув

Конотопский ордена Трудового Краенаац Знамени- -; электромеханический завод Красный металлист=-= =- „й (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к распознаваниям сигналов с низким отношением сигнал/помеха и, в частности может быть использовано для распознавания сейсмоакустических сигналов в автоматизированных системах сейсмоакустического прОгноза oIIGcEblx сОстОяний гОрных BbI рабо ток.

Известно устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее узкополосный фильтр, соединенный через первый амплитудный детектор с усилителем сигналов, выход которого подан на один из входов компаратора, на второй вход которого подается напряже. Ние второго амплитудного детектора, на вход второго амплитудного детектора поступает неотфильтрованное полное входное нвпряненне устройстве (1).

Недостатком известного устройства является низкая достоверность рас.нознавания сейсмоакустнческнх сигналов, поскольку частота заполнения сейсмоакустических сигналов изменяется в процессе прогноза в широких пределах, а в качестве опорного напряжения используется амплитудное значение полного входного напряжения, что не позволяет

5 выделять сильные сейсмоакустические сигналы, представляющие наибольшую ценность для прогноза опасных состояний горных выработок.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входной согласующий элемент, выход которого подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному последовательно через амплитудный детектор с одним из входов компаратора (2 1.

Недостатком этого устттойства распознавания сейсмоакустических сигналов является низкая достоверность распознавания из-за выбора диапазона фильтрации, где не.отличаются по спектру полезные сигналы и помехи, не учитываются при распознавании изменения амплитудночастотных спектров сигналов и помех (например, при повышении горного давления, при вхождении в опасную зону угольного пласта, изменении горно-геологи-. ческих условий и других факторов).

Целью изобретения является повышение достовернос ти распознавания сейсмоакусти-10 ческих сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входной согласующий элемент, выход которого 15 подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному последовательНо через амплитудный детектор с одним из входов компаратора, дополнительно щ введены .частотно- зависимый формирователь напряжения и сумматор, причем первый вход сумматора соединен с выходом формироватепя среднего уровня входных сигналов, а другой — с выходом р5 частотно-зависимого формирователя напряжения, вход которого подключен к выходу входного согласующего элемента, а вы« ход сумматора подключен к второму входу компаратора. 30

На чертеже представлена структурная схема устройства распознавания сейсмоакустических сигналов.

Устройство содержит согласующий элемент 1., на вход которого поступают

35 сигналы от звукоулавливающей аппаратуры. Выход согласующего элемента связан с входами узкополосного фильтра 2 иформирователя Зсреднего уровня входного напряжения.. Напряжение с выхода узкополосного

40 фильтра поступает через амплитудный детектор 4 на один из входов компаратора 5, второй вход которого подключен.к выходу сумматора 6.:Выходы формирователя 3 среднего уровня входного напряжения и частотно-зависимого форми45 рователя 7 напряжения подключены к входам сумматора. Вход формирователя

7 напряжения соединен с выходом согласующего элемента 1.

Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов работает следующи образом.

Сигналы с выхода звукоулавливающей аппаратуры, контролирующей горный массив выработки, подаются на вход согласующего элемента 1 для согласования уровня входных сигналов. Сигналы с вы. хода согласукицего элемента 1 поступают

3 987546 4 на узкополосный фильтр 2, на формирователь 3 среднего уровня входного напряжения и на формирователь 7 напряжения, .пропорционального средней частоте входных сигналов. Узкополосный фильтр 2, настраивается на частоту, где имеется сущесraeHHoe отличие в спектре сейсмоакустического сигнала и помех, или на частоту которой амплитудно-частотный спектр помех отсутствует или очень мал по сравнению с уровнем амплитудночастотного спектра сейсмоакус тических сигналов, например на частоты, лежащие в диапазоне высших гармонических составляющих сейсмоакус тического сигнала (2000 15000 Гц). Выделенный сигнал узкополосным фильтром 2 усиливается в этом же блоке для обеспечения нормальной .работы амплитудного детектора 4-, вьшрямляюшего сигналы, пос тупающие с узкополосного фильтра 2, и формирующего огибающую выпрямленных сигналов, Напряжение с амплитудного детектора 4 поступает на один из входов компаратора 5, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода сумматора

6. При превышении на первом входе компаратора 5 сигнала над опорным напряжением на его втором входе на выходе формируется сигнал, относящийся к сейсмоакус тическому, Достоверность распознавания сигналов определяется правильным выбором частоты настройки узкополосного фильтра 2 и опорного напряжения, которое состоит из двух составляющих. Первая составляющая это напряжение среднего уровня входного напряжения, получаемого на выходе формирователя 3. На его вход поступает неотфильтрованный сигнал с выхода согласующего элемента 1, выпрямляется амплитудным детектором 4 и интегрируется для получения среднего уровня. Вторая составляющая опорного напряжения формируется из напряжения пропорционального средней частоте заполнения вхЬдных сигналов, что позволяет следить за изменением параметров поступающих сигналов по частоте и„как следствие этого, за смещением спектров сигналов по частоте.

В формирователе 7 измеряют среднюю частоту заполнения входных сигналов, например, путем подсчитывания числа пиков в поступившем сигнале за опреде ленное время. Полученный код частоты в измерительном счетчике преобразовывают в напряжение, которое поступает на один из входов сумматора 6. Выбрав

5 9875 оптимальное время измерения средней частоты и среднего уровня сигналов, устройстьо эффективно подавляет производ . ственные помехи при нестабильности параметров, поступающих входных сигналов и помех в процессе ведения прогноза, так наиболее изменчивыми и информативными параметрами являются амплитуда и частота заполнения сигналов и помех. о

При отсутствии на входе устройства сигналов и помех на компаратор 5 подается в качестве опорного постоянное напря-,жение с выхода сумматора, обеспечиваI ющее подавление помех в первоначальный 1> период их появления, когда еще основное напряжение не сформировано.

Устройство распознавания сейсмос. акустических сигналов обеспечивает веро- . ятность правильного распознавания сейсмо- о акустических сигналов, когда существует наихудшее отношение сигнал/помеха (10 4- 10 ) равное 0,8 0,85..

Формула изобре тения

Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее вход46 6 ной согласующий элемент, выход которого подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному- последовательно через амплитудный детектор с одним из входов, компаратора, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания ceNcMoaxycтических сигналов, в него дополнитетьно введены частотно-зависимый формирователь напряжения и сумматор, причем первый. вход сумматора соединен с выходом формирователя среднего уровня входEbar. сигналов, а вторые - с выходом частотно зависимого формирователя напряжения, вход которого подключен к выхо« ду входного согласующего элемента, а выход сумматора подключен к второму входу компара тора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Патент ФРГ № 2.133.327, кл, Н 04 B l/10, опублик. 1978.

2. Иванов В. С., Мурадин В. В.

Требования к аппаратуре для автоматич еского счета сейсмоакустических импульсов. -Сб. Труды Йонецкого научноисследовательского угольного института".

1975 № 56,с. 163-167 (прототип).

Составитель А. Гончаров

Редактор Н. Гунько Техред N.Ãåpãåëü Корректор М. Демчик

Заказ 10297/33 . Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4