Способ обнаружения неоднородностей в массиве

 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при исследовании искусственных образований и горных массивов для контроля напряженного состояния и обнаружений неоднородностей. Цель изобретения - повышение точности иувеличение разрешающей способности. Способ заключается в излучении в массив ультразвуковых импульсов и приеме их после прохождения контролируемого участка с помощью перемещаемых преобразователей. При этом измеряют амплитуду принятых информационных сигналов (ИС) и определяют место расположения неоднородности по изменению амплитуд принятых ИС. Зондирующий сигнал излучают на двух разных частотах fi< h одним стержневым пьезоэлектрическим излучателем путем изменения его ориентации на 90° по отношению к его продольной оси. Амплитуду ИС измеряют на этих частотах в ряде точек по профилю исследуемого массива направленным приемником. О наличии неоднородности в массиве судят по изменению величины ( Д Ai2 fa):( А Ail ' fi) для каждой точки измерения, где Aii Ai2 — соответственно амплитуды ИС на частотах fi и f2 в каждой точке контроля. 3 ил.СОсИзобретение относится к горному делу и может быть использовано для исследования искусственных и горных массивов с целью контроля напряженного состояния, обнаружения неоднородностей. например, литологических границ, границ рудных тел. контактов кристаллосодержащих полостей с вмещающими горными породами.Целью изобретения является повышение точности и увеличение разрешающей способности обнаружения неоднородностей в массиве, обеспечение универсальности.На фиг. 1 представлены стержневой пьезопреобразователь и направление'распространения колебаний с частотами fi и fa; на фиг.2 - схема расположения излучателя и приемника зондирующего сигнала при исследовании массива: на фиг.З - схема исследования массива для обнаружения неоднородностей.Способ оценки упругих свойств и обнаружения неоднородностей в массиве заключается в том. что стержневой пьезоэлектрический излучатель излучает упругие волны, которыеVJ ^ю с>&>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ (21) 4741123/03 (22) 31,07.89 (46) 23,02.92. Бюл. % 7 (71) Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) Я.А.Сериков, Л.Н.Шутенко, М.С.Золотов, М.Е.Богуславский, В.П.гизай и И.П.Серикова (53) 622.289(088,8) (56) Ямщиков В.С. Методы и средства контроля горных породи процессов. — М.; Недра, 1982, с.159.

Авторское свидетельство СССР

N. 1149010, кл. Е 21 С 39/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1314775, кл. Е 21 С 39/00, 1985. (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В МАССИВЕ (57) Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при исследовании искусственных образований и горных массивов для контроля напряженного состояния и обнаружения неоднородностей.

Цель изобретения — повышение точности и

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для исследования искусственных и горных массивов с целью контроля напряженного состояния, обнаружения неоднородностей, например, литологических границ, границ рудных тел, контактов кристаллосодержащих полостей с вмещающими горными породами.

Целью изобретения является повышение точности и увеличение разрешающей способности обнаружения неоднородностей в массиве, обеспечение универсальности. увеличение разрешающей способности.

Способ заключается в излучении в массив ультразвуковых импульсов и приеме их после прохождения контролируемого участка с помощью перемещаемых преобразователей. При этом измеряют амплитуду принятых информационных сигналов (ИС) и определяют место расположения неоднородности по изменению амплитуд принятых

ИС. Зондирующий сигнал излучают на двух разных частотах f1< f2 одним стержневым пьезоэлектрическим излучателем путем изменения его ориентации на 90 по отношению к его продольной оси. Амплитуду ИС измеряют на этих частотах в ряде точек по профилю исследуемого массива направленным приемником. О наличии неоднородности в массиве судят по изменению величины (ЛА2 fz):(ЬА11. f1) для каждой точки измерения, где АИ A;2 — соответственно амплитуды ИС на частотах f> и f2 в каждой точке контроля. 3 ил.

На фиг.1 представлены стержневой пьезопреобразователь и направление распространения колебаний с частотами f< и fz: на фиг.2 — схема расположения излучателя и приемника зондирующего сигнала при исследовании массива; на фиг.3 — схема исследования массива для обнаружения неоднородностей.

Способ оценки упругих свойств и обнаружения неоднородностей в массиве заключается в том, что стержневой пьезоэлектрический излучатель излучает упругие волны, которые

1714126 Ai2 2

ЛА 1 = Ад1 — Am1. А 2 2

А;1 f1

ЛА 1 f1 в точках измерения

3,75 .

50

Гдв А 2 Ап2 А 2

Л А 1 = An1 — Am1, имеют две резонансные частоты. Первая волна с резонансной частотой f1(более высоко ) распространяется по направлению продольной оси излучателя, а вторая волна с частотой f2 (более низкой) распространя- 5 ется в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны с частотой f2.

При исследовании участка горного массива производят изменение ориентации из- 10 лучателя относительно его продольной оси, обеспечивая излучение упругих волн на частотах f1 и12 (фиГ.2). В положении 1 излучатель 3 обеспечивает зондирование исследуемого участка массива на.частоте f1, 15 в положении 2, в котором излучатель располагается под углом 90 по отношению к положению 1, зондирование исследуемого массива производится на частоте f2.

В результате обеспечивается зондиро- 20 вание исследуемых участков массива 4 с целью обнаружения неоднородностей на различных частотах. Пьезокерамическим приемником 5, имеющим острую диаграмму направленности регистрируются амплиту- 25 ды пришедших сигналов А1и А2, излученных соответственно на частотах f1 и f2, Регистрация пришедших информационных сигналов (измерение их амплитуд) осуществляется на поверхности (по проф= 30 илю) исследуемого массива в ряде точек, располагающихся на определенном фиксированном расстоянии (I) между ними (точки

6, 7).

В результате этого формируется ряд 35 данных измерения амплитуд А;1и Ai2 информационных сигналов, которые характеризуют упругие (физико-механические) свойства исследуемого массива нэ частотах

f1 и f2 по конкретным направлениям между 40 излучателем 3 и приемником 5 (фиг,3). После проведения измерений вычисляют величину по изменению которой судят о наличии неоднородности в исследуемом массиве

А„2, Am2 — 3M 1HTypbl информационных сигналов, измеренные на частоте f2 в соседних точках контроля по профилю мас- 55 сива;

А 1, АП2 — амплитуды информационных сигналов, измеренные на частоте f1 в соседних точках контроля по профилю массива.

B формуле изобретения корректируется математическое выражение и объяснение к нему в следующей форме:

Гдв ЛAi2 =Ап2 — Am2

Ап2, Ап 2 — амплитуды инфармациОнных сигналов, измеренные на частоте f2 в соседних точках контроля по профилю массива;

А,1, АП2 — амплитуды информационных сигналов, измеренные на частоте f1 в соседних точках контроля по профилю массива;

f2 > f1 — частоты, излучаемые стержневыми пьезоэлектрическим излучателем при изменении его ориентации.

Для исследования искусственного массива, представленного песчано-цементной закладкой в горной выработке, предлагаемым способом применен стержневой пьезоэлектрический излучатель, имеющий резонансные частоты f1 = 5,6 кГц и f2 4,2 кГц. При исследовании массива предлагаемым способом получены следующие значения амплитуды информационного сигнала.

При отсутствии неоднородности: А11 = 680 мкв, A12 = 830 мкв, При:наличии неоднородности (контакт рудных.тел) A21 = 640 мкв; А22

= 810 мкв, Вычисляют величины

Вычисляют относительные изменения сигнала при измерении классическим методом

А11 680 А12 830 .

А21 640 A22 810

Сравнение полученных результатов показывает на увеличение показателя, харак5 теризующего наличие неоднородности в массиве, что свидетельствует о повышении точности и увеличении разрешающей способности вследствие применения предлагаемого способа контроля, 5

17141

Формула изобретения

Способ обнаружения неоднородностей в массиве, заключающийся .в излучении в 10 массив ультразвуковых импульсов, прием их после прохождения контролируемого участка с помощью перемещаемых приемников, изменений амплитуд, принятых информационных сигналов, определении 15 места расположения неоднородности пойзменению амплитуд информационных сигналов, отличающийся тем, что, с цел ью повышения точности и увеличения разрешающей способности, излучение ультразву- 20 ковых импульсов производят на двух разных частотах 1 <1 одним стержневым пьезоэлектрическим излучателем путем изменения его ориентации на 90 по отноше25 нию к его продольной оси, при этом измеряют амплитуды информационного сигнала на этих частотах в ряде точек по профилю исследуемого массива направленным приемником, а о наличии неоднородности в массиве судят по изменению величины Аг г для каждой точки измерения, где А — амплитуда информационного сигнала на частоте f1 в каждой точке контроля; А амплитуда информационного сигнала на частоте 6 в каждой точке контроля; f1 < fg— частоты, излучаемые при изменении его ориентации;

ЛА = А ) - А21 — разность амплитуд в соседних точках измерения на частоте 1 ;

AAig = A12 - A22 — разность амплитуд в соседних точках измерения на частоте f2.

1714126

Составитель М.Китайская

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор В Гирняк

Редактор А.Мотыль

Заказ 670 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