Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01V1/00 

2.Устройство для определения параметров распространения: сейсмических волн в массиве горных: пород, включающее, п параллельных каналов, каждьм из которых coдepл ят последовательно соединенные сейсмодатчик, частотный фильтр, усилитель, фильтр амплитудных помех с блоком индикации и настройки, пороговый каскад, формирователь опорного импульса, при этом все каналы, кроме первого, содержат оконечный каскад, соединенный с преобразователем временных, интервалов в код, причем устройство включает генератор счетнык импульсов, подключенный к входам оконечных: каскадов, и ударный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности устройства, за счет вычисления направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, в устройство введен цифровой преобразователь кода в угол, к которому подключены выходы преобразователей временных интервалов в код, а в каждый канал, кроме первого, между форми- роватеаями опорных импульсов и оконечными каскадами введены триггеры, при этом вторые входы триггеров соединены с выходами формирователя опорных импульсов первого канала,

3,Устройство по п. 2, отличающееся тем, что цифровой преобразователь кода в угол содержит пять схем возведения в квадрат, три умножителя, схему умножения на постоянный множитель, три инвертора,, три сумматора, схему деления и последовательно соединенные первую схему сложения с постоянным слагае- bfbiM, схему извлечения кбрня, вторую схему сложения с постоянным слагает мым, схему деления на постоянное число, вторую схему извлечения корля схему вычисления обратной тригонометрической функции и цифровой ИНДИ-Изобретение относится к контролю физико - механических свойств горных пород по измерекатор, причем входь первых трех схем воздевения в квадрат соединены с выходами преобразователей временных интервалов в цифровой код, выход первой схемы возведения в квадрат соединен с первьм входом первого умножителя и вторым входом третьего умножителя, выход второй схемы возведения в квадрат соединен с вторым входом первого :умножителя и первым входом второго умножителя, а выход третьей схемы возведения в квадрат соединен с вторым входом второго умножителя и первым входом третьего умножителя, выход первого умножителя через схему умножения на постоянньш множитель соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого через инвертор соединен с выходом второго умчожи- теля, подключенного также к первому входу второго сумматора, второй вход которого через второй инвертор соединен с выходом третьего умножителя, при этом инвертор соединен также с третьим входом первого сумматора, выход которого через четвертую схему возведения в квадрат соединен с первым входом третьего сумматора и схемы деления, выход второго сумматора через пятую схему возведения в квадрат соединен с вторым входом третьего сумматора, выходом подключенного к второму входу схемы деления, выходом подключенный к входу третьего инвертора, соединенного с входом схемы сложения с постоянным с.пагаемым, к вьпсоду которой последовательно подсоединена схема деления на постоянное число, схема извлечения корня, вторая схема сложения с постоянным слагаемым, схема деления на постоянное число, вторая схема извлечения кор- ня, схема вычисления обратной три- гономе;трической функции и цифровой индикатор

ниям особенностей распространения сейсмических волн в го-- ном массиве.

Целью изобретения является повышение информативности способа и устройства путем измерения направле ния распространения сейсмических волн в географической системе координат.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - схема преобразователя скорости распространения сейсмических волн в угол, характеризующий основное направление распространения сейсмических волн

Устройство содержит ц параллельных каналов ( и - 4), каждый из которых состоит из последовательно соединенных сейсмодатчиков 1 (см. фиг„ 1), частотного фильтра 2, усилителя 3 в режиме ограничения, фильтра 4 амплитудных помех с блоко 5 индикации помехи в канале и настройки фильтра амплитудных помех,

порогового каскада 6, формирователя 7 опорного импульса. Один из сеймо- датчиков размещен в точке возбуждения сейсмических волн, а другие - в точках, расположенных на окружности с углом 30-60° между ними. Датчик, расположенный на радиусе, совмещенном с северным направлением меридиана, принят за сторону угла, характеризующего основное направление распространения упругих волн в горном массиве, т. е. угла, образованного большой осью эллипса (такую форму имеет фронт распространения сейсмических волн) и северным направлением меридиана.

Каждый канал, за исключением первого, дополнительно содержит последовательно соединенные триггер 8, оконечный каскад 9 (схема И) и преобразователь 10 временных интервало в код. Первые входы триггеров 8 соединены с выходом формирователя 8 опорного импульса первого канала, а вторые входы - с выходами формирователей 7 своих каналов. Вторые входы оконечных каскадов всех каналов подключены к выходу генератора 11 счетных импульсов. Выходы преобразователей 10 подключены к входам цифрового преобразователя 12 кода в угол, характеризующий основное направление распространения сейсмических волн в массиве горных пород. Преобразователь соединен с блоком 13 индикации.

0

5

0

5

Преобразователь 12 содержит пять схем 14-18 возведения в квадрат, три умножителя 19-21, схему 22 умножения на постоянный множитель, три инвертора 23-25, три сумматора 26-28, схему 29 деления и последовательно соединенные первую вхему 30 сложения с постоянным слагаемым, схему 31 извлечения корня, вторую схему 32 .сложения с постоянным слагаемым, схему 33 деления на постоянное число, вторую схему 34 извлечения корня, схему 35 вычисления обратной тригонометрической функции, входы первых трех схем 14, 15 и 16 возведения в квадрат соединены с выходами преобразователей 10 временных интервалов в код, выход первой схемы 14 возведения в квадрат соединен с первым входом первого умножителя 19 и вторым входом третьего умножителя 21,выход второй схемы 15 возведения в квадрат соединен с вторым входом первого умножителя 19 и первым входом второго умножителя 20, а выход третьей схемы 16 возвб- дения в квадрат соединен с вторым входом второго умножителя 20 и первым входом третьего умножителя 21, выход первого умножителя 19 через схему 22 умножения на постоянный множитель соединен с первым входом первого сумматора 26, второй вход которого через инвертор 23 соединен с выходом второго умножителя 20, подключенного также к первому входу второго сумматора 27, второй вход которого через второй инвертор 24 соединен с выходом третьего умножителя 21, при этом инвертор 24 соединен с третьим входом первого сумматора 26, выход которого через четвертую схему 17 возведения в квадрат соединен с первыми входами третьего сумматора 28 и схемы 29 деления, выход второго сумматора 27- через пятую схему 18 возведения в квадрат соединен с вторым входом третьего сумматора 28, выходом подключенного к второму входу,схемы 29 деления, выходом подключенного к входу третьего инвертрра 25, соединенного с входом схемы 30 сложения.

Предлагаемый способ осуществля- 5 ется следующим образом.

Запуск упругих колебаний осуществляется импульсным источником упругих волн - ударным блоком (не

0

5

0

5

0

показан), расположенным в горном массиве. Сейсмодатчики 1 преобразуют колебания горных пород в электрические сигналы, которые проходят через частотный фильтр 2 помех и усиливаются усилителем 3. Для увеличения крутизны фронта первого колебания и уменьшения влияния этого фронта на точность показания усили- тель 3 при усилении колебаний работает в режиме амплитудного ограничения.

Сигнал с выхода усилителя 3 поступает на фильтр 4 амплитудных помех настроенньп таким образом, чтобы не проходили сигналы помехи, сходные по частоте с полезным сигналом, но меньше его по амплитуде. Затем полезный сигнал поступает на блок 5 индикации помехи и настройки фильтра 4 и на пороговый каскад 6, которьй вьщает прямоугольный импульс в момент прихода полезного сигнала. Формирователи 7 опорного импульса вы- дают короткие треугольные импульсы на входы триггеров 8 по переднему фронту прямоугольного импульса порогового каскада 6. При поступлении опорного импульса от формирователя 7 первого канала на первые входы триггеров 8 последние переворачиваются. В момент поступления сигналов от формирователей 7 своего канала на вторые входы триггеров 8 пос- ледние возвращаются в исходное состояние и на их выходах появляются импульсы, длительность которых равна времени распространения упругой волны от точки возбуждения сейсми- ческой волны до датчика соответствующего канала, т. е. временному интервалу между первым и ti -м импульсами .

Прямоугольные импульсы с выходов триггеров поступают на один из входов оконечного каскада 9, на второй вход которого поступают треуголные импульсы от генератора 11 счетных импульсов Таким образом, чис- по импульсов на выходе каждого оконечного каскада 9 пропорционгшьно соответствующей длительности импуль са с выхода триггера 8. Преобразователь 10 временных интервалов в код преобразует число импульсов со- ответствуйщего временного интервала в код, который характеризует скорость распространения сейсмической волны и подается на цифровой преобразователь 12 кода в угол.

Преобразователь 12 кода в угол работает следующим образом

На входы схемы 14-16 возведения в квадрат поступают сигналы с преобразователей 10. С выхода первой схемы 14 сигналы подаются на первый вход первого умножителя 19 и на второй вход третьего умножителя 21. С выхода второй схемы 15 возведения в квадрат сигналы поступают на второй вход первого умножителя 19 и на первый вход второго умножителя 20. С выхода третьей схемы 16 сигналы поступают на первый вход третьего умножителя 21 и на второй вход второго умножителя 20. С выхода первого умножителя 19 сигнал поступает на вход схемы 22 умножения на постоянный множитель, а с ее выхода на первый вход сумматора 26. С выхода второго умножителя 20 сигнал через инвертор 23 поступает на второй вход сумматора 26 и на первый вход сумматора 27. На третий вход сумматора 27 поступает сигнал с выхода третьего умножителя 21, который предварительно проинвертирован инвертором 24. С выхода инвертора 24 сигнал поступает также на второй вход сумматора 27. Сигналы с сумматоров 26 и 27 через схемы 17 и 18 возведения в квадрат поступают на первый и второй входы сумматора

28соответственно, С выхода схемы 17 сигнал поступает также на первый вход схемы 29 деления, на второй вход которой поступает сигнал с выхода сумматора 28.. С выхода схемы

29деления сигнал, проинвертирован- ный инвертором 25, поступает на вход схемы 30 сложения с постоянным слагаемым, с выхода которой сигнал поступает на вход схемы 31 извлече- ни.я корня, С выхода схемы 31 сигнал поступает на вход второй схемы 32 сложения с постоянным слагаемым, а

с ее выхода через схему 33 деления на постоянное число - на вход второй схемы 34 извлечения корня. С выхода схемы 34 сигнал поступает на схему 35 вычисления обратной тригономерической функции, которая вычисляет угол между радиусом, соединяющим точку возбуждения сейсмической волны и датчик 1 второго канала, и основным направлением распространения сейсмической волны по формуле

ПИq «arcco5A

а w-g-n) k &-n,

m-vf-V ;

a +k

E-Vj.v;h , i Vj - скорость распространения

волны между излучателем и первым датчиком} Vj - то же, между излучателем и

вторым датчиком, Vj - то же, между излучателем и

третьим датчиком. Со схемы 35 информация поступает цифровой индикатор 13.

1. Способ определения параметров распространения сейсмических волн в массиве горных пород, включающий возбуждение сейсмических волн и многоканальное измерение скорости их распространения группой сейсмо- приемников, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности способа путем измерения направления распространения сейсмических волн в географической системе координат, один из сейсмоприем- ников устанавливают в точке возбуждения сейсмических волн, а другие располагают по окружности с фиксированным углом меаду ними, при этом радиус, соединяющий точку возбуждения с местом установки сейсмоприем- ника первого канала, совмещают с се-. верным направлением меридиана, измеряют скорости распространения сейсмических волн по всем каналам и определяют угол между направлением их распространения и направлением на север. i (Л U-JJ

9иг.2