Устройство для контроля удароопасности массива горных пород по сигналам акустической эмиссии Советский патент 1992 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к области ультразвукового контроля и может быть использовано в горной промышленности для прогноза горныхударов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых.

Известно устройство для регистрации акустической эмиссии горных пород, содержащее последовательно соединенные датчик, предусилитель, фильтр, усилитель, формирователь с регулируемой постоянной времени и счетчик.

Известно также устройство для определения степени удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик,

предусилитель, фильтр, усилитель, амплитудный селектор, блок счетчиков.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является устройство для определения удароопасности горных пород по акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные датчик упругих колебаний, предварительный усилитель, фильтр, усилитель, амплитудный селектор, блок счетчиков, последовательно соединенные пороговый элемент, счетчик с ограниченной емкостью, счетчик с управляемой емкостью, элемент ИЛИ, а также генератор импульсов, выходы которого подключены к соответствующим счетным

х|

Jsw Ю

Јь

-Ч СЛ

входам счетчиков с ограниченной и управляемой емкостями.

Недостатками данного устройства являются низкие достоверность и быстродействие контроля удароопасности, обусловленные следующими причинами: отсутствием возможности управления усилением а канале приема АЭ сигнала, определяющей невозможность выбора оператором оптимального динамического диапазона канала приема в зависимости от объекта контроля и уровня акустических шумов в зоне контроля, незащищенностью канала приема АЭ сигнала от шумов бурового оборудования, оценкой степени удароопасности (CVO) только по одному (амплитудному) параметру АЭ сигнала, ограниченностью уровней амплитудной селекции, обусловленной сложностью реализации большого числа пороговых элементов и счетчиков превышения сигналом пороговых уровней, участием оператора в расчетах СУО по известным формулам, графикам и таблицам, что повышает вероятность возникновения ошибок субъективного характера и снижает быстродействие контроля.

Целью изобретения является повышение достоверности и быстродействия контроля путем измерения дополнительных параметров сигнала акустической эмиссии, автоматизации процессов сбора, обработки м отображения измерительной информации.

Поставленная цель в устройстве для контроля удароопасности массива горных пород по сигналам акустической эмиссии, содержащее счетчики и последовательно соединенные датчик упругих колебаний с предусилителем и усилитель с фильтром, достигается тем, что оно снабжено аттенюатором, детектором пиковой амплитуды, измерителем энергии, формирователем прямоугольных импульсов, коммутатором, формирователем событий, аналого-цифровым преобразователем, шиной управления, шиной данных, вычислительно-управляющим блоком, таймером, блоком клавиатуры и блоком регистрации, причем выход пред- усилителя соединен с первым входом аттенюатора, выход которого соединен с входом усилителя, выход фильтра соединен с входами детектора пиковой амплитуды, измерителя энергии и формирователя прямоугольных импульсов, выходы детектора пиковой амплитуды и измерителя энергии подсоединены к первому и второму входам коммутатора, выход которого подсоединен к аналого-цифровому преобразователю, выход формирователя прямоугольных импульсов подсоединен к входам первого счетчика

и формирователя событий, выход которого подсоединен к второму счетчику, причем выходы аналого-цифрового преобразователя первого и второго счетчиков подключены

к шине данных, которая подключена к первому входу вычислительно-управляющего блока, к второму и третьему входам которого подсоединены соответственно таймер и блок клавиатуры, к первому и второму выхо0 дам - блок регистрации и шина управления, подключенная к вторым входам аттенюатора и фильтра и к третьему входу коммутатора.

На чертеже представлена блок-схема

5 устройства для контроля удароопасности массива горных пород.

Устройство содержит датчик 1 упругих колебаний, усилитель 2, аттенюатор 3, управляемый по шине управления (ШУ)4, уси0 литель 5, фильтр 6. управляемый по ШУ 4, детектор 7 пиковой амплитуды, коммутатор 8, управляемый по ШУ 4, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, измеритель 10 энергии, входом соединенный с выходом

5 фильтра 6, а выходом - с вторым входом коммутатора 8, последовательно соединенные формирователь 11 прямоугольных импульсов, входом соединенный с выходом фильтра 6, и формирователь 12 событий,

0 первый счетчик 13, входом соединенный с выходом формирователя 11 прямоугольных импульсов, второй счетчик 14, входом соединенный с выходом формирователя 12 событий, шину 15 данных, к которой

5 подсоединены своими выходами АЦП 9, первый счетчик 13 и второй счетчик 14, вычислительно-управляющий блок 16, соединенный первым входом с ШД 15 и вторым выходом с ШУ 4, таймер 17 и блок 18 клави0 атуры, подсоединенные соответственно к второму и третьему входам вычислительно- управляющего блока 16, к первому выходу которого подсоединены блок 19 регистрации.

5 Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 упругих колебаний преобразует упругие колебания объекта контроля в электрические сигналы, которые после

0 предварительного усиления в усилителе 2 поступают на вход управляемого по ШУ 4 аттенюатора 3, с помощью которого оператор (или автоматически) выбирает оптимальный (с точки зрения отношения сигнал/шум)

5 режим приемного тракта при помощи блока клавиатуры 18 и вычислительно-управляющего блока 16. Далее сигнал поступает на усилитель 5 и фильтр б, также управляемый по ШУ 4, что обеспечивает возможность выбрать требуемый диапазон рабочих частот

(например, отстроиться от шумов бурового инструмента)

Отфильтрованный сигнал поступает на входы детектора 7 пиковой амплитуды и измерителя энергии 10, реализующее измере- ние соответствующей характеристики АЭ сигнала, результаты измерений через коммутатор 8, управляемый с помощью ШУ 4, подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 9 и в цифровом виде переда- ются по ШД 15. С выхода фильтра 6 сигнал подается также и на формирователь прямоугольных им ульсов 11, в котором преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов (осцилляции), они подсчитываются первым счетчиком 13 и в цифровом виде поступают на ШД 15. Из групп осцилляции, явно выделяющихся на оси времени, формируются так называемые события с помощью формирователя собы- тий 12. События подсчитываются вторым счетчиком 14 и в цифровой форме поступают на ШД 15.

Вычислительно-управляющий блок 16 под воздействием команд с блока клавиату- ры 18 автоматически управляет записью измерительной информации с ШД 15 во встроенную память, а также осуществляет управление всеми блоками, подключенными к ШУ 4. На основе измерительной инфор- мации, хранящейся во встроенной памяти, а также данных, введенных через блок клавиатуры 18, вычислительно-управляющий блок 16 рассчитывает СУО, а также реализует амплитудную селекцию на программном уровне.

Таймер 17 формирует временные интервалы, необходимые для расчета следующих параметров АЭ сигнала, зависящих от времени: число осцилляции и событий за интервал, интенсивность осцилляции и событий. Блок регистрации 19 реализует функции вывода результатов измерения (или

вычисления) в форме, удобной для восприятия оператором.

Формула изобретения Устройство для контроля, удароопасно- сти массива горных пород по сигналам акустической эмиссии, содержащее счетчики и последовательно соединенные датчик упругих колебаний с предусилителем и усилитель с фильтром, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и быстродействия контроля, оно снабжено аттенюатором, детектором пиковой амплитуды, измерителем энергии, формирователем прямоугольных импульсов, коммутатором, формирователем событий, аналого-цифровым преобразователем, шиной управления, шиной данных, вычислительно-управляющим блоком, таймером, блоком клавиатуры и блоком регистрации, причем выход пред-,, усилителя соединен с первым входом аттенюатора, выход которого соединен с входом усилителя, выход фильтра соединен с входом детектора пиковой амплитуды, измерителя энергии и формирователя прямоугольных импульсов, выходы детектора пиковой амплитуды и измерителя энергии подсоеднены к первому и второму входам коммутатора, выход которого подсоединен к аналого-цифровому преобразователю, выход формирователя прямоугольных импульсов подсоединен к входам первого счетчика и формирователя событий, выход которого подсоединен к второму счетчику, причем выходы аналого-цифрового преобразователя первого и второго счетчиков подключены к шине данных, которая подключена к первому входу вычислительно-управляющего блока, к второму и третьему входам которого подсоединены соответственно таймер и блок клавиатуры, к первому и второму выходам - блок регистрации и шина управления, подключенная к вторым входам аттенюатора и фильтра и к третьему входу коммутатора

Изобретение относится к области ультразвукового контроля и может быть использовано в горной промышленности для прогноза горных ударов при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Цель - повышение достоверности и быстродействия контроля. Сущность изобретения: устройство содержит датчик упругих колебаний (1), усилитель (2), аттенюатор