Акустическое устройство для определения глубины и состояния скважин в горных породах

 

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и оперативность определения глубины и состояния скважин на горно-добьшающих предприйтиях, Устр-во содержит формирователь 1, цифровой блок 2, коммутатор 3, генератор 4 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 5, усилитель 6, элемент 7 временной, селекции, амплитудный дискриминатор 8, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 9, генератор 10 развертки и элемент 11 задержки . Устр-во работает в импульсном реж1ме и режиме синхрокольца. В первом случае формирователь 1 через коь{мутатор 3 запускает генератор 4, которьш возбуждает приемоизлучатель 5, Последний принимает отраженные сигналы (с) и посылает их через усилитель б на элемент 7 временной селекции . Элемент 7 формирует времен5Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (!11 (511 4 Е 21 В 47/04, Е 21 С 39/00

H АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4237383/22-03 (22) 29.04.87 (46) 30.01,89. Бюл. 9 4 (71) Уральский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и конструк1 н торского института Цветметавтоматика (72) В.Л.Пишванов, Б.С.Григорьев и В.H.Êàäo÷íèêoâà (53) 622.241.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1102949, кл. Е 21 С 39/00, 1983. (54) АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИНЫ И СОСТОЯНИЯ СКВАЖИН

В ГОРНЫХ ПОРОДАХ (57) Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и оперативность определения глубины и состояния скважин на горно-добывающих предприятиях. Устр-во содержит формирователь 1, цифровой блок 2, коммутатор 3, генератор 4 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 5, усилитель 6, элемент 7 временной селекции, амплитудный дискриминатор 8, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 9, генератор 10 развертки и элемент 11 задержки. Устр-во работает в импульсном режиме и режиме синхрокольца. В первом случае формирователь 1 через коммутатор 3 запускает генератор 4, который возбуждает приемоизлучатель

5. Последний принимает отраженные сигналы (С} и посылает их через усилитель 6 на элемент 7 временной селекции. Элемент 7 формирует времен1454960 ную зону запрета для прохождения отраженных С на входы ЭЛТ 9 и амплитудного дискриминатора 8. Отраженный С, превысивший уровень дискриминации, останавливает счет импульсов в цифровом блоке 2 путем запрета работы формирователя 1. На цифровом табло блока 2 фиксируется расстояние до дефекта. По фазе отраженных С и их длительности на экране ЭЛТ 9 определяют характер дефекта. Режим синхрокольца

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для маркшейдерского контроля глубины и состояния взрывных скважин на горно-добывающих предприятиях.

Цель изобретения — повьппение точности и оперативности.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — вре-10 менные диаграммы его работы.

Устройство содержит формирователь

1 импульсов, тактовый выход которого соединен со счетным входом цифрового блока 2, состоящего из счетчика и цифрового "",àáëî (не показаны). Выход формирователя 1 соединен с первым входом коммутатора 3, выход которого соединен с входом генератора 4 зонди- 20 рующих импульсов (ГЗИ). Выход ГЗИ 4 через приемоизлучатель 5 соединен с сигнальным входом усилителя Ь, выход которого соединен с входом элемента 7. временной селекции, выход 25 которого соединен с входом амплитудного дискриминатора 8 и вертикальноотклоняющими пластинами электроннолучевой трубки (ЭЛТ) 9. Выход коммутатора 3 также соединен с входом разрешения формирователя 1 импульсов, с входом установки нуля цифрового блока 2, с модуляционным входом усилителя 6, управляющим входом эле-мента 7 временной селекции и через генератор 10 развертки — с горизонтально-отклоняющими пластинами ЭЛТ 9.

Выход амплитудного дискриминатора 8 соединен через элемент 11 задержки применяется для повьш ения длительности свечения С на экране ЭЛТ 9 и отождествления С с показателями блока 2. Коммутатор 3 переключается на связь с элементом 11. Запуск генератора 4 осуществляется С от интересующего оператора препятствия, расстояние до которого зафиксировано в блоке 2. Применение устр-ва позволяет исключить применение контрольной скважины, 3 ил. с вторым входом коммутатора 3 и с запрещающим входом формирователя 1 импульсов. Второй выход элемента 7 временной селекции соединен с вторым входом генератора 10 развертки.

Устройство работает в импульсном режиме и в режиме синхрокольца.

В импульсном режиме синхроимпульсы с выхода фомрирователя 1 поступают на первый вход коммутатора 3, с выхода которого подается сигнал на вход разрешения счета формирователя

1 импульсов, и тактовые импульсы от него поступают на счетный вход цифрового блока 2 ° Сигналы с выхода коммутатора 3 также запускают ГЗИ 4, который возбуждает приемоизлучатель 5, в результате чего в скважину посылаются зондирующие импульсы с периодом

Т (фиг. 2а), Отраженные от геологических нарушений (дефектов) и забоя сигналы (фиг. 2б) возвращаются на приемоизлучатель 5, затем усиливаются в усилителе б и поступают на вход элемента 7 временной селекции, который запускается при каждой посылке зондирующего импульса сигналом с выхода коммутатора 3 и формирует временную зону запрета для. прохождения отраженных сигналов на амплитудный дискриминатор 8 и вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 9. Величина зоны плавно регулируется в пределах от 0 до Т. При этом амплитуда всех отраженных сигналов, попавших в эту зону, на выходе элемента 7 становится равной нулю, и они исключаются из даль3 . 1454960 нейшей обработки полученной информа" ции.

Элемент временной селекции включает в себя ждущий мультивибратор, который запускается сигналом с коммутатора 3, и электронный ключ (не показаны), управляемый импульсом-(фиг.2г) с выхода ждущего мультивибратора. Отраженный сигнал, превысивший уровень дискриминации (фиг. 2в, ж), поступает на вход прекращения счета формирователя f который прекращает посылать тактовые импульсы, и на цифровом табло блока 2 появляется информация о расстоянии до дефекта. На экране ЭЛТ

9 видны сигналы, отраженные от дефектов и забоя, которые дают наглядное представление об их характере. По фазе отраженных сигналов и их длитель" ности определяют характер дефекта.

При отражении от сужения ствола скважины или от сплошного забоя первая полуволна сигнала наблюдается в отрицательной фазе, а при отражении >5 от трещины или открытого конца скважины — в положительной фазе, Для визуального отождествления местоположения одного из сигналов на экране ЭЛТ 9 с показаниями цифрового блока 2 и для повышения длительности их счечения на экране ЭЛТ

9 за счет увеличения частоты их повторения применяется режим синхрокольца, Отличия этого режима от классического метода синхрокольца (частотно-импульсный метод) заключается в том, что измерение расстояния до дефектов и забоя определяется по времени прохождения акустического им40 пульса туда и обратно (импульсный метод), а затем ГЗИ 4 осуществляется сигналом, отраженным от интересующего нас препятствия, расстояние до которого отображено на цифровом табло.

В режиме синхрокольца схема устройства работает следующим образом, Коммутатор 3 переключается оператором для соединения его второго входа с выходом, .при этом первый вход отключается В этом случае на

50 вход ГЗИ 4 подается единичный импульс для запуска устройства в данном режиме, 55

Дополнительно в этом режиме в работе участвует элемент 11 задержки, который осуществляет задержку сигнала с выхода амплитудного дискриминатора

8 плавно (ручная регулировка) в пределах от О до 9

В качестве элемента 11 использован ждущий мультивибратор с дифференцированием заднего фронта его выходного импульса.

Применение регулируемой задержки позволяет совместно с временной селекцией выделить на экране ЭЛТ 9 только один исследуемый сигнал и измерить его амплитуду, фазу и длительность с целью определения характеристик дефекта ствола скважины, а также определить до него дальность с помощью цифрового блока 2, В случае необходимости, когда отраженный сигнал имеет сложную форму, для более детального изучения его можно растянуть на весь экран ЭЛТ 9.

При этом осуществляют запуск генератора 10 развертки по второму входу от второго выхода элемента 7 (задним фронтом импульса ждущего мультивибратора), Для этого первый вход генератора 10 отключают и увеличивают его скорость развертки.

Предложенное устройство позволяет фиксировать эхограммы на магнитной и фотопленке при использовании соответствующей аппаратуры, Применение изобретения позволяет снизить энергозатраты и вес, упростить конструкцию устройства, повысить оперативность в изучении состояния скважины и точность определения расстояния до ее дефектов в сложных геологических условиях, сократить трудозатраты за счет отсутствия необходимости в применении контрольной скважины.

Формула изобретения

Акустическое устройство для определения глубины и состояния скважин в горных породах, содержащее формирователь импульсов, тактовый выход которого соединен со счетным входом цифрового блока, генератор зондирую- щих импульсов, выход которого через приемоизлучатель соединен с входом усилителя, модуляционный вход которого подключен к входу генератора зондирующих импульсов, амплитудный дискриминатор и генератор развертки, выход которого соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, первый вход

5 1454960 6 подключен к входу генератора зонди- входу элемента временной селекции, рующих импульсов и входу установки сигнальный вход которого соединен с нуля цифрового блока, о т л и ч а ю- выходом усилителя, второй выход соещ е е с я тем, что, с целью повыше- динен с вторым входом генератора раз ния точности и оперативности, оно вертки, а первый выход подключен к снабжено коммутатором, элементом за- BBpTHKcUIbHo-îòêëîíÿþùèì пластинам держки и элементом временной селек- электронно-лучевой трубки и входу ции, причем выход формирователя им- амплитудного дискриминатора, выход. пульсов соединен с первым. входом ком- 1О которого соединен с управляющим вхо мутатора, выход которого подключен дом формирователя импульсов и входом к входу генератора зондирующих им- элемента задержки, выход которого пульсов, входу разрешения счета фор- подключен к второму входу коммутамирователя импульсов и управляющему тора. ч

0 1454960

ЗОЯУСХРЫВервки ИТи ГЬисинхроируц, рщ

Зав(скраабертки ВЛТи ГЗИ брамине СЯ

4 дцфркмЫ 4

С4т

Ф@Р7Й5, Ращет /ЭФ Юмииюю сширокоюцй смдерммой Я

Составитель А.Рыбаков

ТехРед М.Дидык Корректор М.Демчик

Редактор М.Келемеш! ;.о: знодс.-яенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7421/35 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ ;"о.ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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