Устройство распознавания сейсмоакустических импульсов

 

т

° Ф с

К +в

Союз Советскик

Социалистических

Реслублик

1 -w-аъ4нE

ИЗОБРЕТЕНИЯ,»>752211

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 090278 (21) 2578152/18-21 с присоединением заявки No (23) Приоритет—

Опубликовано 300780.Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 30.07.80 (53)м. кл.

G 01 Ч 1/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.340 (088.8) (72) Авторы изобретения

К.С.Клемпнер, A.È.Êðàâåö, М.P.Ëèôëÿíä, A.Þ.Æèãóëåâöåâ и П.Т.Сиротенко

Донецкий научно-исследовательский угопьный институт (71) Заявитель (5 4 ) УС ТРОЙСТВО PAC ПОЗНАВАНИЯ СЕЯСМОАКУСТИЧЕСКИХ

ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к распознаванию сигналов с низким соотношением сигнал-шум и может быть использовано для распознавания сейсмоакустических импульсов в системах сейсмопрогноза внезапных выбросов угля и газа.

Известно устройство распознавания импульсов, содержащее входной блок, два накапливающих элемента, два коммутатора, функциональный преобразователь с двумя входами, подключенными к выходам накапливающих элементов, компаратор, вход которого соединен с выходами функционального преобразователя и блок управления $1) .

Недостатком этого устройства является низкая вероятность распознавания, в связи с тем, что при анализе только двух соседних импульсов за сейсмоакустический импульс часто принимаются помехи от работы горно-шахтного оборудования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство распознавания, содержащее входной блок, три последовательно соединенных запоминающих блока, каждый из которых состоит из последова- ЗО тельно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, блок управления и трехвходовой функциональный преобразователь (21 .

Недостатком этого устройства явля- е ется сложность трехвходового функционального преобразователя и то, что оно с большой вероятностью ошибочно распознает как сейсмоакустические импульсы первые импульсы помех.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение вероятности распознавания сейсмоакустических импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство распознавания сейсмоакустических импулЬсов, включающее входной блок, к выходу которого последовательно подключены запоминающие блоки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, подключенный к выходам запоминающих блоков через функциональный преобразователь, и блок управления, выходы которого соединены с коммутаторами запоминающих блоков, введены элемент совпадений, выход которого является выходом устройства, и триг/52211 познавание сейсмоакустических импульсов на фоне шумов и помех на примере последовательности импульсов входного сигнала, состоящей из следующих друг за другом двух импульгер, причем выход компаратора соединен с первым входом элемента совпаде- ний, счетным входом триггера и инверсным входом установки триггера в

И A 11

0, прямой .выход триггера соединен со вторым входом элемента совпадений, третий вход которого соединен со входам синхронизации триггера и через блок управления с управляющим вы,ходом входного блока.

На чертеже представлена блок=схема устройства распознавания.

Устройство содержит входной блок

1, выход которого соединен со входом запоминающего блока 2 и через него со входом запоминающего блока 3.

Запоминающий блок 2 содержит последовательно соединенные коммутатор

4 и накапливающий блок 5, а запоминающий блок 3 содержит последовательно соединенные коммутатор б и накапливающий элемент 7. 20

Выходы запоминающих блоков 2 и 3 через функциональный преобразователь

8 соединены с входом компаратора 9, выход которого соединен с первым входом элемента 10 совпадений, со 25 счетным входом и инверсным входом установки в "0" триггера 11, прямой выход которого, соединен со вторым входом элемента 10 совпадений, третий вход которого соединен со входом синхронизации триггера 11 и через блок 12 управления с управляющим выходом входного блока 1. Выходы блока 12 управления соединены с коммутаторами 4 и б запоминающих блоков 2 и 3. Выход элемента совпадений является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Каждый .импульс входного сигнала в виде напряжения поступает на вход- 40 ной блок 1, где осуществляется его предварительная обработка (фильтрация, ограничение, выделение высокочастотного заполнения и огибающей импульса). Сигнал, синхронный с задним фронтом огибающей импульса с управляющего выхода входного блока по1 дается на блок 12 управления, управляющий работой запоминающих блоков

2 и 3, триггера 11 и элемента 10 50 совпадений.

С выхода входного блока 1 сигнал, определяемый анализируемым информативным параметром импульса (например, частота заполнения или длительность импульса), через открытый коммутатор 4 запомийающего блока 2 поступает на накапливающий элемент 5,где формируется значение параметра поступившего импульса, Сигнал на выходе накапливающего элемента 7 запоминаю- dO щего блока 3 определяется значением параметра предыдущего импульса, которое устанавливается по значению сигнала с выхода накапливающего элемента 5 при открывании коммутатора 6 45 ч после обработки каждого импульса.

Таким образом, на двух входах функционального преобразователя 8, соединенных с выходами запоминающи блоков 2 и 3 устанавливаются сигналы, пропорциональные значениям параметра поступившего и предшествующего ему импульса. Сигнал, вырабатываемый в соответствии с заданной решающей функцией, с выхода функционального преобразователя 8 поступает на вход компаратора 9. Решающая функция определена так, что сигнал на выходе функционального преобразователя 8 характеризует степень различия параметров двух поступающих импульсов.

При превышении сигналов на выходе .функционального преобразователя 8 заданной величины, соответствующей отличию значений параметра двух импульсов более установленного, например, более, чем на 30%, срабатывает компаратор 9 и на его выходе устанавливается сигнал логической "1". Это соответствует выделению одного из анализируемых импульсов (поступившего или предшествующего) по сопоставлению с соседним.

После окончания действия импульса входного сигнала блок 12 управления вырабатывает тактовый импульс, поступающий на вход синхронизации триггера 11 и вход элемента 10 совпадений. При значении сигнала на выходе компаратора 9, соответствующем логической "1", триггер 11 устанавливается в противоположное состояние по заднему фронту тактового импульса. При наличии логического "0" на выходе компаратора 9 триггер 11 устанавливается в состояние "0".Если на выходе компаратора 9 устанавливается сигнал логической "1" и триггер 11 также находится в состоянии "1"., то при поступлении с блока

12 управления тактового импульса на всех входах элемента 10 совпадений устанавливаются сигналы "1" и на выходе его вырабатывается импульс,являющийся выходным сигналом устройства распознавания.

В качестве примера рассмотрим рассов шума, сейсмоакустического имиульса следующих двух импульсов шума, трех импульсов помехи от работы горно-шахтного оборудования и завершающих импульсов шума. Это наиболее часто встречающиеся комбинации входных сигналов. Сейсмоакустические импульсы редкие и всегда оказываются пришедшими на фоне шумов и помех, по сопоставлению с которыми они выделяются. Отдельно взятый импульс из по752211

При поступлении на вход устройства распознавания сейсмоакустического

Импульса на рассматриваемой последо20 вательности импульсов входного сигнала на выходе запоминающего блока 2 устанавливается сигнал, соответствующий параметру этого импульса.Значение сигнала на выходе запоминающего блока 3 соответствует предыдущему импульсу шума. На входе функционального преобразователя 8 устанавливаются существенно различные сиг25

30 налы от сейсмоакустического импульса и импульса шума. Величина сигнала на выходе функционального преобразователя 8 превышает установленный уро35

40 вень Порог срабатывания компаратора 9) и на выходе компаратора 9 появляется сигнал логической "1". По заднему фронту тактового импульса с блока 12 управления триггер 11 устанавливается в состояние "1".

При поступлении следующего импульса рассматриваемой последовательности импульса — шума — устройство распознавания срабатывает аналогично, только значение параметра сейсмоакустического импульса устанавливается на накапливающем элементе 7, а при45 шедшего следующего импульса шума — на накапливающем элементе 5. На выходе компаратора также устанавливается сигнал. логической "i". В течении действия тактового импульса с блока 12 управления на всех входах элемента совпадений устанавливается сигнал логической "1", а на выходе выработается импульс, свидетельствующий о распознавании устройством сейсмоакустического импульса по сопоставлению его с предшествующим и последующим импульсами входного сигнала.

Обработка следующего поступающего импульса шума выполняется аналогично первым импульсом рассматриваемой последовательности.

При поступлении следующего импульса из рассматриваемой последователь- 65.следовательности помехи также выделяется на фоне шумов.

При поступлении на вход устройства последовательности импульсов шумов в соответствии с изложенным выше порядком работы устройства распознава- 5 вания на выходах запоминающих блоков

2 и 3 устанавливаются сигналы, соответствующие значениям параметра двух последовательно поступивших импульсов. Значения параметра различных импульсов шума близки между собой и сигнал на выходе функционального преобразователя 8 не превышает порога срабатывания компаратора,9. На выходе последнего сигнал принимает значение "0". Триггер 11 также устанавливается в состояние "0". На выходе элемента 10 совпадений импульс не вырабатывается. ности — импульса помехи, выделяющегося по сопоставлению с шумом — устройство распознавания срабатывает аналогично рассмотренному выше случаю поступления сейсмоакустиЧеского импульса после импульса шума. При этом триггер 11 устанавливается в состояние "1". После окончания действия импульса через открывшийся коммутатор б запоминающего блока 3 сигнал с выхода запоминающего блока 2 поступает на накапливающий элемент

7. Значение параметра следующего импульса помехи на входной последовательности устанавливается при обработке этого импульса на выходе накапливающего элемента 5 запоминающего блока 2.

Сигнал на выходе компаратора 9 принимает значение "0", поскольку параметры соседних импульсов помехи близки и сигнал на выходе функционального преобразователя не превышает установленного значения. Сигнал логического "0" с выхода компаратора 9 поступает на вход элемента 10 совпадений, выходной сигнал устройства не вырабатывается. По тактовому импульсу блока 12 управления триггер

11 устанавливается в состояние "0".

Аналогично не происходит ошибочного распознавания последнего импульса помехи и импульсов шума рас сматриваемой последовательности.

При сопоставлении с одйнаковым соседним импульсом на выходе компаратора

9 вырабатывается сигнал логического

"0" и сигнал на выходе элемента 10 совпадений не вырабатывается.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет высокую вероятность распознавания за счет сопоставления каждого импульса входного сигнала с предыдущим и последующим импульсами.

Это устройство проще известных, так как в нем используется двухходовой функциональный преобразователь и благодаря этому, использование изобретения обеспечивает возможность автоматизации сейсмоакустического прогноза и повышения его достоверности °

Формула изобретения устройство распознавания сейсмоакустических импульсов, включающее входной блок, к выходу которого последовательно подключены запоминающие блоки, каждый из которых состоит из последовательно соединенных коммутатора и накапливающего элемента, компаратор, подключенный к выходам запоминающих блоков через функциональный преобразователь и блок управления., выходы которого соединены с коммутаторами запоминающих блоков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, Составитель Е.Борзов

Техред Н.Граб

Корректор Н.Григорук

Редактор Е. Дорошенко

Подписное

?ираж 649

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4737/3

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что, с целью упрощения устройства и повыаения вероятности распознавания, в него введены элемент совпадений, выход которого является выходом устройства, и триггер, причем выход компаратора соединен с первым входом элемента совпадений, счетным входом триггера и инверсньм входом,установки триггера в "0", прямой выход триггера соединен со вторым входом элемента совпадений, третий вход которо- р

ro соединен со входом синхронизации триггера и через блок управления с управляющим выходом входного блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка Великобритании 9 1.304.051, кл. G 01 Т 1/2, 1973.

2. Акцептованная заявка Великобритании 9 1.424.387, кл. G 01 и 19/16, 1976 (прототип).