Устройство для контроля напряженно-деформированного состояния горного массива Советский патент 1988 года по МПК E21C39/00 

10

J5

20

25

1U30526

Изобретение относится к горному eny и предназначено, для регистрации зменений напряженно-деформированного остояния горного массива.

Целью изобретения является повы- 5 ение информативности работы устройтва за счет одновременной регистрации кваэистационарных механических напряжений и волновых процессов в ассиве.

На чертеже приведена схема.устройтва.

Устройство содержит чувствительный элемент 1 в виде пьезопластины, бстречно-штыревые преобразователи 2 Ьоверхностных волн, усилители 3, Спок 4 вьщеления разностной частоты, Колосовой фильтр 5, блок 6 вьщеления )дэЫ, интегрирующий фильтр 7, управяемый генератор 8, фильтр 9 верхних частот и блок 10 усреднения частоты.

Чувствительный элемент 1 выполнен В виде пьезопластины с двумя встреч- Во-штыревыми преобразователями 2 по- Верхностных волн, располо женных на fee больших гранях, один из электро- Йов каждой пары которых заземлен, а второй соединен с входом соответствующего усилит-еля 3. Выходы усилителей 3 соединены с входами блока 4 вы-30 еления разностной частоты, выход которого соединен С входом полосового фильтра 5. Выход полосового фильтра S соединен с первым входом блока 6 йьщеления фазы, соединенного своим иыходом с входами интегрирующего бильтра 7 и фильтра 9 верхних частот. Выход интегрирующего фильтра 7 по д- 1|слючен к входу управляемого генера- iopa 8, а выход последнего соединен е вторым входом блока 6 вьщеления фазы и вх.одом блока 10 усреднения Частоты.

Устройство работает следующим образом.

На чувствительный элемент 1 устройства в результате процессов перераспределения напряжений в горном массиве при его отработке действует сила Р, которую можно представить в виде статической и динамической составляющей

35

40

45

50

н

ны н и л п .с вы об ля ве чу

гд

на то зо тр В ри ча со че вы

гд

сн пр си те на хо зн ст

0

5

0

5

5

0

5

0

5

0

а

57 ,С - квазистационарное напряжение в массиве горных пород; ускорение датчика в результате волновых процессов в горном массиве; частота волновых процессов в горном массиве.

Причем К, и К. зависят от конкретной конструкции датчика.

Под действием силы Р чувствительный элемент 1 испытывает изгибную деформацию, что приводит к изменению расстояния между электродами встречно-штыревых преобразователей 2, в результате чего меняются частоты f, и fi автогенерации в цепях усилителей 3, причем с различным знаком приращения. С выходов усилителей 3 .сигналы подаются на входы блока 4 выделения разностной частоты. Таким образом, разностная частота f, выделяемая блоком 4, несет информацию о величине и характере воздействия на чувствительный элемент 1

з k (К sinflt), где k - коэффициент чувствительности устройства.

Далее через полосовой фильтр 5, настроенный на среднее значение частоты fj , напряжение- поступает на фазовый детектор, образопанный блоком 6 вьщеления фазы, интегрирующим фильтром 7 и управляемым генератором 8. В детекторе происходит вьщеление периодической составляющей изменения частоты f,, , отражающей динамическое состояние массива. После прохождения через фильтр верхних частот 9 на его выходе напряжение имеет вид

и sinQ t, где и - напряжение на выходе блока 9.

С выхода управляемого генератора снимается напряжение с частотой fj, пропорциональной мгновенному значению силы Р, воздействующей на чувствительный элемент 1, и поступает далее на блок 10 усреднения частоты, на выходе которого получаем усредненное значение частоты f, пропорциональное статической составляющей силы Р

(K,C-HK.ja sinil t)kK.,C,

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение информативности работы устройства за счет одновременной регистрации квазистационарных механических напряжений и волновых процессов в массиве. Устройство включает чувствительный элемент 1 в виде пьезопластины с двумя встречно-штыревыми преобразователями. 2 поверхностных волн, усилители 3, блок 4 выделения разностной частоты, полосовой фильтр 5, блок 6 вьщеления фазы, интегрирун)щий фильтр 7, управляемый генератор 8, фильтр 9 верхних частот и блок 10 усреднения частоты. Элемент 1 испытывает деформацию изгиба. Преобразователи 2 вырабатывают две частоты, разность которых, выделяемая блоками 3 и 4, характеризует действующую силу. По динамической составляющей разности, выделяемой блоками 5,6,7,8 и 9, определяют характеристики волнового процесса в массиве. По статической составляющей разности, получаемой блоком 10 усред нения .частоты, определяют значение квазистационарных напряжений. Устройство позволяет одновременно измерять статическую и динамическую компоненты напряжений. 1 ил. с S (Л 4 00 О СЛ КР Од

sinfjt,

K,j - коэффициент преобразования для статической составляю- щей;

Кл - коэффициент преобразования для динамической составляющей;

Формула изобретения Устройство для контроля напряженно-деформированного состояния горного массива, включающее чувствительный, элемент в виде пьезопластины с распо- ;ложенными на ее больших гранях двумя встречно-штыревыми пр е обр азоп,-гелями

поверхностных волн., усилители и блок вьщеления разностной частоты, при этом один из электродов каждой пары преобразователей заземлен, а другой соединен с входом соответствующего усипителя, выходы которых соединены с входами блока вьщеления разностной частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности работы устройства за счет одновременной регистрации квазистационарных механических напряжений и волновых процессов в массиве, оно дополнительно снабжено полосовым фильтром, блоком выделения фазы, интегри

рующим фильтром, управляемым генератором, фильтром верхних частот и блоком усреднения частоты, при этом вход полосового фильтра соединен с выходом блока выделения разностной частоты, а его выход - с первым входом блока выделения фазы, выход которого соединен с фильтром верхних частот и интегрирующим фильтром, а выход интегрирующего фильтра подключен к входу управляемого генератора, выход которого соединен с вторым входом блока выделения фазы и с входом блока усреднения частоты.