Устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Ш

W

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДАРООПАСНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД ПО АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, фильтр и усилитель, выход которого соединен содним из входов амплитудного селектора, выход которого подключен к входу блока счетчиков, отличающеес я тем, что, с целью повьппения дос-, - товарности определения удароопасности, в устройство введены пороговый элемент,счетчики с ограниченной и управляемой емкостями, элемент ИЛИ и генератор импульсов, выход которого подключен к счетным входам счетчиков с ограниченной и управляемой емкостями, при этом выход усилителя через пороговый элемент соединен с входом обнуления счетчика с ограниченной емкостью, выход которого соединен § со своим входом Запрет, с входом Запрет счетчика с управляемой емш костью и с первым входом элемента ИПИ, выход которого соединен с входом обнуления счетчика управляемой емкостью и с другим входом амплйтудного селектора, второй выход которого соединен.с управляюпщм входом счетчика с управляемой емкостью. to со

fi

Ul.l Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для прогноза горных ударов при пддземной разработке месторожде ний полезных ископаемых. Известно устройство для регистра ции акустической эмиссии горных пород, содержащее последовательно соединенные датчик, усилитель, фильтр, усилитель, формирователь с регулируемой постоянной времени и счетчик LIJ. Недостатками устройства являю|;ся измерение акустической эмиссии по одному амплитудному уровню и малая достоверность измерений, обусловлен ная тем, что при малой величине пос тоянной времени формирователя происходит его многократное срабатывание на один импульс эмиссии, а при большой величине не обеспечивается выделение часто следующих импульсов акустической эмиссии. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устро ство для определения степени удароопасности горных пород по акустичес кой эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик, предусип тель, фильтр, усилитель, амплитудньй селектор, блок счетчиков i23. В извес ном устройстве производи ся амплитудный анализ не актов акус тической эмиссии, а превышений вход ным сигналом пороговых уровней амп тудного селектора. В зависимости от амплитуда импульса згмиссии и его длительности срабатывает несколько пороговых элементов амплитудного селектора от одного импульса эмисси и все превышения суммируются счетчи ками. Это не позволяет получать информацию об амплитудном распределении актов эмиссии. В результате не обеспечивается достоверное определе ние удароопасности участков массива породо Целью изобретения ;является повышение достоверности определения удароопасности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, фильтр и усилитель, выход которого соединен с одним из входов амплитудного селектора, первый выход которого подключен ко входу блока счетчиков, введены пороговый элемент, счетчики с ограниченной и управляемой емкостями, элемент ИЛИ и генератор импульсов, выход которого подключен к входам счетчиков с ограниченной и управляемой емкостями, при этом выход усилителя через пороговый элемент соединен со входом обнуления счетчика с ограниченной емкостью, выход которого соединен со своим входом Запрет, с входом Запрет счетчика с управляемой емкостью и с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом обнуления счетчика с управляемой емкостью и с .другим входом амплитудного селектора, второй выход которого соединен с управлянлцим входом счетчика и управляемой емкостью. Введение дополнительных элементов позволяет, с одной стороны повысить разрешение часто следующих импульсов акустической эмиссии и проводить анализ их амплитудного состава, а с другой Стороны, устройство позволяет проводить амплитудный анализ и импульсов , которые частично накладываются друг на друга. Это обеспечивает получение более точной информации об амплитудном распределении актов эмиссии и более достоверное , определение степени удароопасности участков массива горных пород. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема амплитудного селектора. Устройство состоит из последовательно соединенных датчика упругих колебаний 1, предусипителя 2, фильтра 3, усилителя 4, амплитудного селектора 5, блока счетчиков 6, последовательной цепи, состоящей из порогового элемента 7, счетчика 8 с ограниченной емкостью, счетчика 9 с управляемой емкостью, элемента ИШ 10, а также генератора 11 импульсов, выходы которого подключены к соответствующим счетным входам счетчиков 8 и 9. Амплитудный селектор 5 (.фиг.2) состоит из последовательно соединенных порогового элемента 12, счетчика 13, блока 14 элементов запрета, а также формирователя порогового уровня 15 и генератора 16 импульсов. Устройство работает следующим обpia3OM. Датчик 1 преобразует упругие импульсы акустической эмиссии в элект3рические сигналы, которые после предварительного усиления в усилителе 2, фильтрации в фильтре 3 и усиления в усилителе 4 одновременно поступают на амплитудный селектор 5 и на пороговый элемент 7. В амплитуд ном селекторе 5 при превьшении входным сигналом порогового уровня элемента 12 происходит его срабатывание и разрешение счета счетчика 13, который первым же импульсом с генератора 16 перейдет в следующее состояние и, с одной стороны, вьщает разрешающее напряжение на соответствующий элемент запрета блока 14, а с другой стороны, изменение состояния счетчика 13 приведет к изменению напряжения на выходе формирователя порогового уровня 15, что переведет пороговый элемент 12 в исходное состояние. В результате этого счетчик 13 запоминает максимальную ампли туду входного импульса акустической эмиссии и разрешает прохоткдение строб-импульса по входу С через соответствукщий элемент запрета блока 14 на соответствующий счетчик бло ка 6. Формирование строба осуществля ется блоками 7-11. При отсутствии импульсов акустической эмиссии пороговый элемент 7 находится в нулевом состоянии, При этом будет происходить счет тактовых импульсов генератора 11 счетчиком с ограниченной емкостью счетчика 8 и счетчиком с управляемой емкостью счетчика 9. После заполнения счетчика 8 на его выходе появится едини ца,которая запретит счет счетчикам и 9, а через элемент ИЛИ 10 обнулит счетчик 9 и пройдет на амплитуднЕлй селектор 5. Однако через элементы запрета блока 14 единица не пройдет поскольку на их вторых входах будет запрещаклций уровень (импульс эмиссии отсутствует) . При поступлении импульса акустической эмиссии Каждый положительный полупериод колебаний в импульсе при превышении порогового уровня элемента 7 будет переводить его на время 1Л превышения в единичное состояние. Возникающая на выходе 7 единица будет обнулять счетчик 8. Во время каждого отрицательного полупериода колебаНИИ в импульре эмиссии счетчик 8 .будет считать импульсы генератора 11. По окончании импульса акустической эмиссии произойдет заполнение счетчика 8 с ограниченной емкостью и на его выходе появится единица, которая запретит счет счетчикам 8 и 9,а через элемент ИЛИ 10 пройдет на амплитудный селектор 5. ,При наложении двух и более импульсов эмиссии на выходе счетчика В не появится единица, пока не кончится последний из наложившихся импульсов. В этом случае импульс появится на выходе счетчика 9. Причем емкость счетчика управляется амплитудным селектором, и тем больше, чем больше максимальная амплитуда импульса эмиссии. Такм образом, строб-импульс формируется на выходе элемента ИЛИ 10 в двух случаях. Во-первых, строб возникает по окончании импульса эмиссии, если между его окончанием и приходом следуняцего импульса проходит время большее, чем наибольшая длительность полупериода колебаний в импульсе эмиссии. Во-вторых, строб возникает, если после начала импульса эмиссии проходит время большее, чем возможная длительность акта эмиссии.Причем это время устанавливается автоматически в зависимости от максимальной амплитуды импульса эмиссии. В целом, устройство позволяет повысить точность определения амппигудного состава гнетов акустической эмиссии и тем сш«)1м повысить достоверность определения ударооласности участков массива горных пород. Использование предлагаемого устройства может дать экономический эффект за счет более достоверного определения удароопасности, что позволит уменьшить объем работ по приведешво выработок в неудароопасное состояf ui.2