Устройство для виброакустического контроля состояния породного массива Советский патент 1985 года по МПК G01V1/00 

Описание патента на изобретение SU1133568A1

Изобретение относится к горной геофизике и может быть применено для выявления расслоений и пустот в приконтурной зоне породного массива. Одним из важных критериев возможности использования приборов акустического, в частности виброакустического, контроля является их помехоустойчивость по отношению к помехам регулярного характера, неизбежно возникающим при работе горных машин. Задача повышения помехоустойчивости средств, используемых для контроля в эксплуатируемых горных выработках, является весьма актуальной. Известно устройство для определения сопряжения уголь-сланец, содержащее ударное устройство, акселерометр, 2 рефлактометра, схему для измерения длительности импульса 1. Недостатком устройства является нестабильность показаний прибора, вызванная необходимостью выбора широкой полосы пропускания для воспроизведения формьг импульса, при этом на вход прибора попадают без ослабления акустические помехи. Наиболее близким к изобретению по технической суш.ности и достигаемому результату является устройство для дефектоскопии пустот, содержащее возбудитель вибрации, последовательно соединенные регистратор вибрации, согласующий усилитель, блок избирательных фильтров, блок интеграторов, блок компараторов, а также блок индикации и блок синхронизации 2. Недостатком известного устройства является невысокая помехоустойчивость по отношению к помехам регулярного характера, вызванная низкой спектральной плотностью сигнала в полосах пропускания фильтров. Цель изобретения - повышение устойчивости по отношению к помехам регулярного характера. Указанная цель достигается тем, что устройство для виброакустического контроля состояния породного массива, содержащее возбудитель вибрации, последовательно соединенные регистратор, вибрации, согласующий усилитель, блок избирательных фильтров, блок интеграторов, а также блок индикации, снабжено генератором .импульсов фиксированной частоты и стабильной формы, соединенным с возбудителем вибрации, аналоговым сумматором, входы которого соединены с выходами всех интеграторов, кроме первого, блоком измерения отнощений уровней сигналов, входы которого соединены с выходами аналогового сумматора и первого интегратора блока интеграторов, а выходы - с блоком индикации, причем возбудитель вибрации и регистратор вибрации расположены на фиксированном расстоянии один от другого, первый фильтр блока избирательных фильтров настроен на фиксированную частоту, а остальные фильтры этого блока - на частоты, кратные фиксированной частоте. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов фиксированной частоты и стабильной формы, имеющим выход на возбудитель 2 вибрации, последовательно соединенные регистратор 3 вибрации и согласующий усилитель 4, к выходу которого параллельно подключены первый фильтр 5 блока избирательных фильтров со средней частотой полосы пропускания, равной частоте генератора и блок 6 фильтров, имеющий в своем составе остальные избирательные фильтры, настроенные на частоты, кратные частоте генератора, первый интегратор 7 и блок 8 остальных интеграторов, соединенные с выходами фильтров 5 и 6 соответственно, аналоговый сумматор 9,объединяющий по входу выходы интеграторов блока 8, блок 10 измерения отношения уровней сигналов, входы которого соединены с выходами первого интегратора 7 и аналогового сумматора 9, блок 11 индикации, включенный последовательно с блоком 10. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает импульсы, стабильные по форме и частоте. Возбудитель 2 вибрации, жестко скрепленный с кровлей с помощью, например, цементирующего состава, преобразует эти импульсы в акустические и возбуждает колебания в кровле. Постоянство характеристик генератора 1 и возбудителя 2 вибрации, а также стабильность акустического контакта возбудителя 2 с массивом обеспечивает стабильность спектрального состава сигнала в точке возбуждения кровли. Для указанного сигнала монолитный ненарушенный массив представляет собой фильтр нижних частот, причем крутизна наклона амплитудно-частотной характеристики при фиксированной базе между возбудителем 2 и регистратором 2 вибрации определяется свойствами среды. При наличии расслоений массив явлйется низкодобротным резонатором. При этом изменяется соотношение между уровнями первой и высших гармоник сигнала. Регистратор 3 вибрации преобразует прошедшие от возбудителя 2 по участку контролируемой кровли акустические сигналы в электрический аналог. С целью внесения минимальных искажений регистратор 3 выполнен широкополосным и крепится к массиву, например, с помощью цементирующего раствора. Пройдя через согласующий усилитель 4 сигнал попадает на входы фильтров: первого 5, настроенного на частоту генератора 1, и блока 6 фильтров, фильтры которого настроены на частоты, кратные частоте генератора 1. Благодаря требованию высокой стабильности импульсов, фильтры можно выполнить достаточно узкополосными, что способствует уменьшению влияния помех как случайных, так и регулярных. Выделенные в каждой из полос сигналы детектируются и усредняются за некоторый ин тервал времени интеграторами первым 7 и блока 8. Сигналы на выходе отдельных интеграторов блока 8, представленные в виде уровней постоянного напряжения, суммируются аналоговым сумматором 9. Сигнал с выхода аналогового сумматора 9, характеризующий уровень высших гармоник в зарегистрированном сигнале, сравнивается с уровнем напряжения на выходе первого интегратора 7, характеризующего уровень первой гармоники в блоке 10, Результат, фиксирующий отношение уровней напряжения на входах блока 10 представляется оператору с помощью блока 11 индикации. Частоту возбуждения генератора 1 выбирают экспериментальным путем того же порядка, что и частота собственных колебаний кровли (несколько сот Герц). Порядковые номера и количество пропускаемых фильтрами высших гармоник также определяются по результатам эксперимента. Пример. За основу действующего макета прибора послужил комплекс Р-571, содержащий генератор Ф-578 и селективный усилитель Ф-550. В качестве возбудителя вибрации служил специально переработанный геофон СМВ-30, в качестве регистратора вибрации использован пьезопреобразователь И-III-2, 5КН-12. В качестве макета отслоившейся плиты использованы .бетонные плиты толщиной 5-10 см, крепление возбудителя и регистратора вибраций осуществлялось алебастровым раствором со временем затвердевания, не превышающим 1 мин. Рабочие частоты выбраны равными 100, 200 и 500 Гц. База измерений составляла 0,50 и 0,75 м. Исследовались первые 10 гармоник сигнала. По данным измерений сделана оценка параметров прибора для контроля расслоений на максимальной глубине 0,5-1,0 м. Акустическая мощность возбудителя виб , раций должна составлять 10 Вт, частота генератора примерно в диапазоне 100- 500 Гц, полоса пропускания фильтров около 1% от средней частоты. В качестве высших можно брать гармоники с порядковыми номерами выше третьего, Техническим преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является более высокая помехоустойчивость в обстановке, где присутствуют акустические помехи как случайные, так и регулярные, например, от работающих механизмов. При этом в известном и предлагаемом устройствах случайные помехи подавляются одинаково - путем применения интеграторов, а регулярные помехи значительно лучше подавляются в данно.м устройстве из-за того, что фильтры в этом случае можно выбрать со значительно меньшей полосой пропускания при одинаковом уровне энергии на выходе. Применение данного устройства служит повышению безопасности горных работ путем получения более достоверной информации о состоянии кровли.

Похожие патенты SU1133568A1

название год авторы номер документа
Устройство для распознавания подводных грунтов 1981
  • Буланов Юрий Васильевич
  • Глазунова Галина Михайловна
  • Карш Игорь Николаевич
  • Киселев Николай Васильевич
  • Шестаков Михаил Васильевич
SU989504A1
Устройство для виброакустической диагностики роторных машин 1990
  • Качоровский Алексей Борисович
SU1762131A1
Устройство управления точностью на металлорежущем станке 1980
  • Остафьев Владимир Александрович
  • Заковоротный Вилор Лаврентьевич
  • Палагнюк Георгий Георгиевич
  • Антонюк Виктор Степанович
  • Выслоух Сергей Петрович
  • Кокаровцев Валерий Васильевич
  • Максимчук Иван Викторович
  • Ткаченко Анатолий Николаевич
SU918022A1
Способ управления точностьюОбРАбОТКи HA МЕТАллОРЕжущиХСТАНКАХ 1979
  • Остафьев Владимир Александрович
  • Заковоротный Вилор Лаврентьевич
  • Палагнюк Георгий Георгиевич
  • Антонюк Виктор Степанович
  • Выслоух Сергей Петрович
  • Ткаченко Анатолий Николаевич
SU806366A1
Цифровой синтезатор частот с частотной модуляцией 1987
  • Усачев Иван Петрович
  • Попов Павел Александрович
SU1515363A2
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2007
  • Белолапотков Денис Андреевич
  • Добровинский Игорь Рувимович
  • Ломтев Евгений Александрович
  • Медведик Юрий Тимофеевич
RU2354955C1
Устройство для диагностики циклических механизмов 1979
  • Костюков Владимир Николаевич
  • Морозов Сергей Алексеевич
  • Зименс Гергард Яковлевич
SU783621A1
Ультразвуковой импульсный способ исследования буровых скважин и устройство для его осуществления 1974
  • Смирнов Александр Дмитриевич
SU603933A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ (ИНФОРМАЦИОННОЙ) СОСТАВЛЯЮЩЕЙ СИГНАЛА ДАТЧИКА РАСХОДОМЕРА ВИХРЕВОГО ТИПА 2000
  • Баранов С.Л.
  • Болдин В.С.
  • Абрамов Г.С.
  • Зимин М.И.
RU2176380C1
Низкочастотный дискретно-аналоговый анализатор вибраций 1984
  • Грязев Геннадий Васильевич
  • Красюк Владимир Яковлевич
  • Кричковский Владимир Алексеевич
  • Цыбулько Вадим Иосифович
  • Барков Александр Степанович
  • Серга Валерий Борисович
SU1352392A1

Реферат патента 1985 года Устройство для виброакустического контроля состояния породного массива

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ПОРОДНОГО МАССИВА, содержащее возбудитель вибрации, последовательно соединенные регистратор вибрации, согласующий усилитель, блок избирательных фильтров, блок интеграторов, а также блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения устойчивости его к помехам регулярного характера, оно снабжено генератором импульсов фиксированной частоты и стабильной формы, соединенным с возбудителем вибрации, аналоговым сумматором, входы которого соединены с выходами всех интеграторов, кроме первого, блоком измерения отношений уровней сигналов, входы которого соединены с выходами аналогового сумматора и первого интегратора блока интеграторов, а выход - с блоком индикации, причем возбудитель вибрации и регистратор вибрации расположены на фиксированном расстоянии один от другого, первый фильтр S блока избирательных фильтров настроен на фиксированную частоту, а остальные фильтры этого блока на частоты,кратные фиксированной частоте. ОО 00 сд Од 00

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1985 года SU1133568A1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Патент США № 4154084, кл
Способ подготовки рафинадного сахара к высушиванию 0
  • Названов М.К.
SU73A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Б
С- Ямщиков и др
Дефектоскопия пустот под отводными каналами на Североуральском бокситовом руднике, - Горный журнал, 1979, № 6055-57 (прототип).

SU 1 133 568 A1

Авторы

Усаченко Борис Миронович

Кирничанский Георгий Тимофеевич

Сергиенко Виктор Николаевич

Даты

1985-01-07Публикация

1983-09-23Подача