Устройство для измерения времени распространения упругих волн в массиве

 

Изобретение относится к горной технике и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния горных пород и диагностики массива. Задача - повышение точности измерения распространения упругих волн в массиве и расширение функциональных возможностей за счет измерения затухания волн. При распространении волны по массиву горных пород срабатывает ближайший к источнику датчик-прерыватель и размыкает цепь постоянного тока. Затем после определенного промежутка времени, обусловленного скоростью распространения волны, срабатывает дальний датчик-прерыватель и также размыкает цепь постоянного тока. При срабатывании каждого из датчиков возникает импульс, соответственно запускающий и останавливающий первый счетный узел, с помощью которого осуществляется измерение времени прохождения волны между двумя датчиками-прерывателями. Затухание волны определяется по интервалам времени между размыканием и повторным замыканием обоих датчиков-прерывателей, которые фиксируются вторым и третьим счетными узлами. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оценки напряженно-деформированного состояния горных пород и при диагностике массива сейсмоакустическим методом.

Известно устройство для определения времени распространения упругих волн в массиве горных пород /1/, состоящее из двух датчиков, соединенных со счетным узлом, выполненным с возможностью запуска и остановки счета по сигналам датчиков.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения амплитуды акустической волны и значительные погрешности измерения времени распространения волн в массиве, обусловленные нестабильностью акустического сигнала, поступающего от датчиков.

Цель изобретения - повышение точности измерения распространения упругих волн в массиве и оценка их амплитуды.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены два дополнительных счетных узла, а каждый датчик выполнен в виде датчика-прерывателя, включенного в цепь постоянного тока с возможностью подачи импульсов на соответствующий дополнительный счетный узел для начала и прекращения счета с замером длительности между моментами размыкания и замыкания цепи постоянного тока, пропорциональной амплитуде акустического сигнала.

В известном техническом решении подобных отличительных признаков не обнаружено, что позволяет считать предлагаемое решение обладающим существенным отличием.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит датчики-прерыватели 1 и 2, расположенные в массиве горных пород 9, блоки цепей постоянного тока 3, 4, счетные узлы 5, 6, 7. Входы усилителей счетных узлов 5 и 6, а также 5 и 7 соединены между собой. Датчики-прерыватели, включенные в цепь постоянного тока, соединены с соответствующими усилителями счетных узлов 5, 6, 7.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Упругая волна, созданная импульсным источником 8 распространится по массиву горных пород 9 и, достигнув датчика-прерывателя 1, разорвет цепь постоянного тока, в результате чего возбудится импульс переменного тока, который является стабильным по амплитуде и частоте. Этот импульс поступит на усилитель счетного узла 5, в котором начнется счет импульсов. Затем через некоторый промежуток времени, обусловленный скоростью распространения упругой волны, волна достигнет датчика-прерывателя 2 и разомкнет вторую цепь постоянного тока, в которую включен датчик-прерыватель 2, возникнет импульс переменного тока, также стабилизированный по частоте и амплитуде, который поступит на вход второго усилителя в счетном узле 5, и счет импульсов в счетном узле 5 прекратится, а на табло счетного узла зафиксируется время прохождения волны от датчика-прерывателя 1 до датчика-прерывателя 2.

Амплитуды акустических волн определяются следующим образом.

При размыкании цепи постоянного тока датчиком-прерывателем 1 возникший импульс переменного тока, кроме узла 5, поступит и на вход усилителя счетного узла 6, в котором также начнется счет импульсов и будет продолжаться до тех пор пока не произойдет замыкание цепи постоянного тока датчиком-прерывателем 1. При замыкании цепи постоянного тока возникнет импульс переменного тока и поступит на вход второго усилителя счетного узла 6 и счет импульсов прекратится. Результат счета зафиксируется на цифровом табло узла 6. Время между моментом размыкания и замыкания цепи постоянного тока пропорционально амплитуде упругой волны на этом канале.

Аналогично этому работает и второй канал с датчиком-прерывателем 2. Время размыкания и замыкания цепи постоянного тока датчиком-прерывателем 2 фиксируется на цифровом табло счетного узла 7.

Знание амплитуды волны на разных базах прозвучивания позволяет определить коэффициент и логарифмический декремент затухания волны по известным формулам.

Источники информации Свойства горных пород при различных видах и режимах нагружения, ред. Берон А.И., изд-во "Недра", 1983, с. 182 - 186.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени распространения упругих волн в массиве, содержащее два датчика, соединенных со счетным узлом, выполненным с возможностью запуска и останова по сигналам датчиков, отличающееся тем, что в него введены два дополнительных счетных узла, а каждый датчик выполнен в виде датчика-прерывателя, включенного в цепь постоянного тока с возможностью подачи импульсов на соответствующий дополнительный счетный узел для начала и прекращения счета с замером длительности между моментами размыкания и замыкания цепи постоянного тока, пропорциональной амплитуде акустического сигнала.

РИСУНКИ

Рисунок 1