Устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии

 

Изобретение относится к горной промышленности . Устройство содержит: датчик упругих колебаний (1), предусилитель (2), аттенюатор (3), фильтр (4), усилитель (5), амплитудный селектор (6), счетчики (7,8,9), блок индикации (10), вычислитель(11,12), таймер

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ V

CO

СО ,Ю Ф (Л (21) 4901958/03 (22) 11.01.91 (46) 15.01.93.Бюл,М 2 (71) Научно-производственное объединение

"Сибцветметавтоматика" (72) Ю.M.Çèíoâüåa, В.А.Малышенко, Ю.И.Павленко и А.Г.Стороженко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1520243, кл. Е 21 С 39/00, 1989.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для прогноза горных ударов при подземной разработке полезных ископаемых.

Известно устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, фильтр, усилитель, блок счетчиков и формирователь.

Недостатком устройства является низкая оперативность определения удароопасности, поскольку для определения степени удароопасности горных пород по результатам регистрации необходим расчет показателя амплитудного распределения импульсов акустической эмиссии.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, предусилитель, фильтр, амплитудный селектор, формирователь, первый вход которого соединен с вы„, Ы,,„1788245 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТЕПЕНИ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ

ПОРОД ПО АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к горной промышленности. Устройство содержит: датчик упругих колебаний (1), предусилитель (2), аттенюатор (3), фильтр (4), усилитель (5), амплитудный селектор (6), счетчики (7,8,9), блок индикации (10), вычислитель (11, 12), таймер (13), блок памяти (14). 1 табл.1 ил. ходом усилителя, а выход — с вторым входом амплитудного селектора„первого, второго счетчика, подключенных входами к первому и второму выходам амплитудного селектора, первого и второго делителей числа импульсов, подключенных к первому выходу амплитудного селектора, блока ввода числа импульсов, первого и второго дополнительных счетчиков, подключенных к выходам первого и второго делителя числа импульсов, первого, второго и третьего блоков сравнения, подключенных к выходам счетчиков и блока числа импульсов.

Устройство имеет таймер. элемент

ИЛИ, первый, второй и третий элементы И, первый, второй и третий индикаторы.

Недостатком устройства является недостаточная точность определения степени удароопасности участка массива горных пород, т.к. используется упрощенная формула вычисления коэффициента амплитудNa> ного распределения Ь вЂ” „низкая также

Маг информативность устройства, т.к, индуцируется только степень (категория) удароо1788245

I„N1

Nz

In— аз а> пасность, являющаяся практически эмпирической величиной, конкретной для различных горно-геологических условий, также не предусмотрена автоматическая регистрация измеренных параметров, что затрудняет дальнейшую их обработку.

Целью изобретения является повышение точности определения степени удароопасности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее датчик упругих колебаний, соединенный с предусилителем, фильтр через усилитель, подсоединенный к амплитудному селектору, выход которого подключен к соответствующим входам трех счетчиков, таймер и блок индикации введены аттенюатор, первый и второй вычислители и блок памяти, при этом предусилитель подсоединен к аттенюатору, первый выход котброго подсоединен с фильтру, а второй— к первым входам первого вычислителя, блоков памяти и индикации, выход первого счетчика подключен к первому входу второго вычислителя и вторым входам первого вычислителя и блоков индикации и памяти, выход второго счетчика подключен к второму входу второго вычислителя и к третьему входам первого вычислителя и блоков индикации, выход третьего счетчика подключен к четвертым входам блоков индикации и памяти и первого вычислителя, первый выход таймера подключен к соответствующим управляющим входам счетчиков, второй и третий входы — к управляющим входам вычислителей, четвертый — к пятым входам блоков" памяти и индикации, выход первого вычислителя подключен к шестым входам блоков индикации и памяти, а выход второго вычислителя — к пятому входу первого вычислителя и седьмым входам блоков памяти и индикации.

Введение дополнительных элементов позволит повысить точность и оперативность определения степени удароопасности горныхх пород за счет того, что устройство автоматически в процессе измерения оп редел яет степ ен ь уда рооп асн ости.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из последовательно соединенных датчика упругих колебаний 1, предусилителя 2, аттенюатора 3, фильтра 4, усилителя 5 и амплитудного селектора 6, три выхЬда которого параллельно соединены с первыми (информационными) входами первого 7, второго 8 и третьего 9 счетчиков, выходы которых параллельно соединены с соответствующими (1-м, 2-м, 3-м) входами

55 блока индикации 10 и первого вычислителя

11, выход которого параллельно соединен с

4-м входом блока индикации 10 и третьим входом второго вычислителя 12, первый и второй входы которого параллельно соединены с выходами первого 7 и второго 8 счетчиков, а выход — с пятым входом блока индикации 10, причем второй выход аттенюатора 3 соединен с шестым входом блока индикации 10, а первый выход таймера

13 параллельно соединен со вторыми (управляющими) входами первого 7, второго

8 и третьего 9 счетчиков, второй выход с четвертым (управляющим) входом первого вычислителя, третий выход с третьим (управляющим) входом второго вычислителя, а четвертый выход с седьмым входом блока индикации. Все информационные выходы первого 7, второго 8 и третьего 9 счетчиков, а также первого 11 и второго 12 вычислителей, аттенюатора 3 и таймера 13, которые соединены с соответствующими входами блока индикации, также параллельно соединены с соответствующими входами ОЗУ (блок записи и хранения информации).

Устройство работает следующим образом.

Датчик упругих колебаний 1 принимает и преобразует упругие импульсы акустической эмиссии в электрические импульсы, которые после предварительного усиления в предусилителе 2 поступают на вход ступенчатого аттенюатора 3, в котором устанавливают требуемую степень ослабления сигнала и после фильтрации в фильтре 4 и усиления в усилителе 5 поступают на вход амплитудного селектора 6, в котором в зависимости от величины амплитуды огибающей волнового потока сигнал поступает на один из трех счетчиков 7, 8, 9. Эти счетчики в общем виде представляют собой накопитель информации об количестве импульсов акустической эмиссии, распределенных по трем амплитудным уровням за время (цикл) измерения, равный 20 мин, N1 Мг, йз здесь и далее конкретные цифры взяты из источника "Методические указания по определению степени удароопасности участков массива горных пород методом акустической эмиссии", Уральский филиал ВНИИМИ, Свердловск, 1987 г.

Первый вычислитель 11 определяет показатель амплитудного распределения импульсов акустической эмиссии (АЭ) по формуле;

1788245

In N1

Ь! а2 а2 а1 а1

In N2

In а1

In М1 In N2 In Ni In N2

In 2 In 2 0,7 0,7

По формуле (2) и производится вычисление показателя амплитудного распределения "в" в первом вычислителе

11, Вычисление значений 0 7 в данном

InN конкретном случае выполняются с помощью ПЗУ, в котором N задают адрес ячейки, в котором заранее "зашиты" записаны значения логарифмов I u N (целых чисел), деленное на 0,7. Значение коэффициента

"в" определяется один раз за цикл измерения (например 20 мин), задаваемый таймером 13, второй выход которого соединен с

4-м (управляющим) входом вычислителя 11, а 4-й выход с 7-м входом блока индикации

10. Значение "в" с выхода первого вычислителя 11 поступает на 4-й вход блока индикации и на 3-й вход второго вычислителя 12, на первый и второй входы которого поступают значения Ni и N2 с выходов 1-го и 2-го счетчиков 7,8, а на 4-й вход направляющие сигналы с 3-го выхода таймера 13 и на пятый вход значение установленного (заданного) коэффициента ослабления К«л со второго выхода аттенюатора 3, причем значение

К«л. параллельно подается на 6-й вход блока индикации 10.

Затем определенные значения

In N1 In N2 и 0 7 из ячейки ПЗУ переписы1 I ваются в реверсивные счетчики, которые после перезаписи начинают работать в режиме вычитания (в дан ном случае с частотой

1 мГц) до момента обнуления второго счетIn 12 чика „, при этом число, записанное в первом счетчике. соответствует вычисляемому значению "B", которое подается на 4-й где Ni — количество импульсов, максимальная амплитуда огибающей которых превышает самый нижний порог (а1) регистрации и не превышает второй порог, N2 — количество импульсов, максимальная амплитуда огибающей которых превышает второй порог (а2), а1, а2 — величина амплитудных порогов в м В (например, а1=150 мВ, a2=300 мВ), тогда при заданных значениях а1 и а2 формула (1) принимает вид:

In N1

N2

In а2 а1

45 по сравнению с упрощенной формулой, принятой в прототипе ь. а1 (3) 55

Вывод полного объема информации (т.е.

N1 N2. МЗ, в, К, Kocn.) на блок индикации и тем более запись этой информации в ОЗУ позволяет регистрировать эту информацию на бумажном или магнитном носителях, а также обрабатывать эту информацию на вход блока индикации 10 и 3-й вход второго вычислителя 12.

Вычислитель 12 представляет собой дешифратор, который по команде на 5-й вход

5 из таймера 13 и по значениям N1, К2, Мз, поступающим на первый, второй и третьи входы из 1-го, 2-го и 3-ro счетчиков по значению "в", поступающему на 4-й вход из 1-го вычислителя 11 и по значению (коду) зада10 ваемого коэффициента ослабления К О л. с его выхода аттенюатора 3, которое подается на 6-й вход, определяют степень (категорию) удароопасности участка массива горных пород по задаваемым критериям, 15 например, приводимым в таблице.

Определенное значение степени (категории) удароопасности К с выхода 2-го вычислителя 12 подается на 5-й вход блока индикации, на котором по окончании цикла

20 измерения будет представлены значения параметров Ni, N2, Кз, в, К, Косп. и Т— текущее значение времени измерения, поступающее на 7-й вход блока индикации с

4-го выхода таймера 13. При этом вся эта

25 информации параллельно заносится в ОЗУ (блок записи и хранения информации) 14, что позволяет в дальнейшем (в лабораторных условиях) зарегистрировать эту информацию на бумажном или магнитном

30 носителе, а также обработать при необходимости зарегистрированную информацию на

ЭВМ.

Введение дополнительных элементов позволяет повысить точность оперативного

35 (автоматического) определения степени удароопасности участка массива горных пород, т,к. устройство позволяет достаточно просто, т.е. без применения сложных микропроцессорных устройств -обработки ин40 формации практически реализовать более точную формулу вычисления коэффициента амплитудного распределения "в", т,е.

1788245

Э В М. При этом возможно использование для расчета коэффициента "в".

Формула изобретения

Устройство для определения степени 5 удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее датчик упругих колебаний, соединенный с предусилителем, фильтр, через усилитель, подсоединенный к амплитудному селектору, выход которого 10 подкл ючен к соответствующим входам трех счетчиков, таймер и блок индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения степени удароопасности, в него введены аттенюатор, первый 15 и второй вычислители и блок памяти, при этом предусилитель подсоединен к аттенюатору, первый выход которого подсоединен к фильтру, а второй — к первым входам первого вычислителя, блоков памяти и индика- 20 ции, выход первого счетчика подключен к первому входу второго вычислителя и вторым входам первого вычислителя и блоков индикации и памяти, выход второго счетчика подключен к второму входу второго вычислителя и к третьим входам первого вычислителя и блоков индикации, выход третьего счетчика подключен к четвертым входам блоков индикации и памяти и первого вычислителя, первый выход таймера подключен к соответствующим управляющим входам счетчиков, второй и третий входы— к управляющим входам вычислителей, четвертый — к пятым входам блоков памяти и индикации, выход первого вычислителя подключен к шестым входам блоков индикации и памяти, а выход второго вычислителя — к пятому входу первого вычислителя и седьмым входам блоков памяти и индикации.