Цифровой автоматический измеритель скорости распространения упругих волн Советский патент 1974 года по МПК G01H5/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и нредназначено для изучения физико-ме.ханических свойств горных пород методом измерения скорости распространения унругих волн в их среде.

Известно устройство, содержащее блок управления (сброса в исходное состояние), ударный блок, сейсмодатчик, усилитель, пороговый каскад, формирователь импульса, оконечный каскад со схемой совпадения и иреобразователь временных интервалов в код.

Однако известное устройство характеризуется низкой точностью -И достоверностью результатов измерения свойств горных пород методом упругих волн в горном массиве. Известное устройство не предусматривает также непосредственного измерения скорости упругих волн в горном массиве.

Известное устройство выполнено двухканальным, позволяющим измерять скорость распространения ультразвуковых колебаний только одного участка 0:бразна, расноложенпого между двумя ньезодатчикамн. Для определения скоросто распространения волн на нескольких участках образца требуются дополнительные затраты времени, а при определении ее непосредственно в горном массиве необходима большая проникающая способность волн. Так как данное устройство

использует ультразвуковые волны, обладающие малой проникающей способностью, то оно не может быть использовано для определения скорости распространения упругих

волн на знач1ительных расстояниях в массиве горных иород. Отсутствие помехозащищенности при появлении помех искажает точность и достоверность результатов измерения.

Целью изобретения является определение скорости распространения упругих волн непосредственно в горном массиве, для нескольких участков профиля одновременно и повышение точности и достоверности полученных

результатов измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемый измеритель скорости введены частотный фильтр между сейсмодатчиком и усилителем, фильтр амплитудных пОлМех с блоком индикации помехи и настройки фильтра амплитудных помех - мелгду усилителем и пороговым каскадом, линейный распределитель между формирователем импульса и оконечным каскадом, генератор счетных импульсов,

подключенный к оконечному каскаду, и блок индикации помехи - между преобразователем временных интервалов в код и блоком управления. Измеритель скорости содержит п таких каналов с общими для всех каналов блоками унравления, ипД|Икан.ии номехи, ударным блоком и генератором счетных импульсов. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого цифрового измерителя. Цифровой автоматический измеритель скорости состоит из п параллельиых каиалов. Каждый каиал состо,ит из сейсмодатчика 1, частотиого фильтра 2, усилителя 3 в режиме ограничения, фильтра 4 амплитудных иомех с блоком 5 ипдикации помехи в капале и настройки фильтра амплитудиых помех, порогового каскада 6, блока формирователя 7 опорио10 импульса, линейпого распределителя 8, окопечиого каскада 9, генератора 10 счетных импульсов, преобразователя 11 временных интервалов в код, печатающего устройства 12, блока 13 индикации помехп в процессе измерения скорости, блока 14 упра-вления запуском. Запуск уиругих колебаний осуществляется импульсным источником уиругих волн-ударным блоком 15, расположеиным в горном массиве 16. Исследуемый участок массива 16 разбивается иа п отдельных профилей, вдоль которых с постояниым шагом устанавливаются сейсмодатчики 1. Из определенной точки ударным блоком 15 возбуждаются волны звуковой частоты. Сейсмодатчик 1 преобразует колебания гор-иых пород в электрические сигиалы, которые проходят через частотный фильтр 2 помех и усиливаются усилителем 3. Для увеличения крутизны фроита первого колебания и умеиьшеиия влияиия этого фронта на точность показания усилитель 3 при усилении колебаний работает в режиме амплитудиого ограничения. Сигнал с выхода усилителя 3 поступает иа фильтр 4 амт1литудных помех, настроенный таким образом, чтобы ие ироходили сигиалы помехи, сходные по ча-стоте с полезным сигналом, ио меньше его но амплитуде. Затем полезный сигиал поступает на блок 5 индикации помехи и настройки фильтра 4 ампл1ггудных помех и на пороговый каскад 6, который выдает прямоугольный импульс в момент прихода полезиого сигнала. Формирователь 7 опорного импульса выдает короткий треугольный импульс на вход линейного распределителя 8 по переднему фронту прямоугольного импульса порогового каскада 6. Опорные импульсы, пришедшие от всех п каналов формирователей 7 опорного импульса, последовательно запускают линейный распределитель 8. На выходах распределителя 8 получаются прямоугольные импульсы, длительность каждого из которых иропорциональна временному интервалу между двумя последующими опорным.п импульсами (т. е. времени распространения волны от датчика к датчику). Прямоугольные импульсы с выходов распределителя 8 поступают на один из входов оконечйого каскада 9 (схемы «И). На второй вход оконечного каскада 9 поступают треугольные импульсы от геператора 10 счетных импульсов. ТаКИМ образом, число импульсов па входе каждого оконечного каскада 9 пропорционально соответствующей длительности им,нульса с выхода распределителя 8. Преобразователь 11 временных интервалов в код нреобразует число импульсов соответствующего временного интервала в код, который характеризует скорость распространения упругой волны и подается, напри-мер, на цифровое табло или записывается печатающим устройством 12 па бумаж-ную ленту. Блок 14 управления запуском перед каждым измереиием приводит в исходное состояние пороговые каскады 6 и преобразователи 11 временных интервалов в код, а затем подает команду на запуск импульсного источиика упругих воли звукового диаиазона- ударного блока 15. Блок 13 ипдикации помехи в случае помех, сходных по ампл.итуде и частоте с полезным сигиалом, запрещает показание их на цифровом табло преобразователя 11 и запись показаний па печатающем устройстве 12. После запрещения показаний блок 13 индикации выдает 1соманду блоку 14 управления запуском на повторный процесс измерения. После этого блок 14 управления снимает запрет с показаиий, выдавая соответствующую команду на блок 13 индикации. Данный нроцесс происходит автоматически до появления результатов измерений на цифровых табло и печатающем устройстве 12. Предмет изобретения 1.Цифровой автоматический измеритель скорости распространения упругих волн, содержащий последовательно соединенные блок управления, ударный блок, сейсмодатчик, усилитель, пороговый каскад, формирователь импульса, оконечный каскад и нреобразователь временных интервалов в код, отличаю1цийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов измереиия, в него введены частотный фильтр между сейсмодатчиком н усилителем, фильтр амплитудных помех с блоком инди-кации помехи и настройки фильтра амплитудных помех между усилителем и пороговым каскадом, линейный распределитель между формирователем импульса и оконечным каскадом, генератор счетных импульсов, подключенный к оконечному каскаду, и блок индикации по.мехи между преобразователем временных интервалов в код и блоком управления, подключенным также к пороговому каскаду и преобразователю временных интервалов в код. 2.Измеритель скорости по п. 1, отличающийся тем, что, с целью непосредственного определения скорости распространения упругих волн в горном массиве, он содержит 3 п идентичных кана.юв с общими каналов блоками управления, для всех помехи, ударным блоком и генератором счетиндикацииных импульсов. 437924 4

..1. - I

г Г 1 Г 1 I I i.. L..,-r1..,

L.JL...Jl. «

t--T,

u

Ш

-ан-и

;Ги I|;т-|I

-1 I

.-г

Ч

Н-гГ-j,

JH-; .J

|jfr L I

La h

I-I...J

15