Устройство для дистанционного измерения деформаций горных пород Советский патент 1981 года по МПК E21B49/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для дистанционного измерения и регистрации значений величин перемещений горных пород при искусственном нагружении грунта, например, в процессе проведения опытов по исследованию физико-механических свойс горных пород. Известно многоканальное измерительное устройство цифрового измерения и регистрации, содержащее ком мутатор, вторичный измерительный преобразователь, цифровой вольтметр (ЦВ) или аналого-цифровой преобразователь (АЦП), регистратор (цифропечатающее устройство - ЦПУ, перфора тор) и управляющий блок, синхрогжзирующий работу устройства р J. Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее АЦП в каждом кянапе, с единрнт.1Х со входами регис раторл, и ча1туска устройства. выход которого соединен с управляющими входами АЦП и регистратора 2 J. Эти устройства имеют недостаток, заключающийся в том, что в случае управления процессом нагружения они не выраГ)атывают управляющего сигнала, необходимого для осуществления автоматического нагружения исследуемой породы в момент, когда разность текущего и предыдущего значений параметров, выбранных из общего их числа контролируюпим устройством, не превышает определенной величиньг, задан- ной значением погрешности управления. Кроме того, для регистрации сравнительно медленших процессов не требуется включения АЦП в каждый канал измереш1Я, т.е. такие устройства недостаточно автоматизированы. Обслуживающий персонал при проведении измерений должен находиться в опасной зоне района горной выраоотки, что является нарутаением правил техники безопасности. Целью изобретения является обеспечение безопасности работы обслуживающего персонала и повьшение точности и быстродействия измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные коммутатор, измерительный преобразователь АЦП, регистратор и блок управления, дополнительно введены два реверсивнь1 счетчика, два блока памяти, два эле мента сравнения с нулем, два логичес ких элемента ИЛИ, генератор счетных импульсов, блок формирования импульсов и дешифратор, причем информацион ный выход АЦП соединен со входом одного реверсивного счетчика и блоком памяти, а управляющий выход АЦП соед нен с ОД1ШМ из входов блока управления и блока формирования импульсов, другой вход которого соединен с генератором счетных импульсов,при этом один выход блока формирования импуль сов соединен с реверсивными входами реверсивных счетчиков и со входами блоков памяти,а другой выход соедине со входами Запись - Сброс реверсивных счетчиков, выход одного из блоков памяти соединен со входом второго реверсивного счетчика импул сов, а вход - с выходом дешифратора вход которого соединен с коммутатором, а выход - со вторым входом другого блока памяти, входы элеме tтов сравнения с нулем подключены к выходам реверсивных счетчиков импул сов, а выходы подключены ко входам логических элементов ИЛИ, причем выход одного из них подключен ко входу блока формирования импульсов, а выход другого - ко входу блока памяти. На чертеже представлена блок-схем устройства для дистанционного измере ния деформаций горных пород. Датчики информации соединены со входом коммутатора 1 номера параметров, выходы которого соединены со входами измерительного преобразоват ля 2 и дешифратора 3 номера параметров, выбранных из числа контролируемых устройством параметров. Выход измерительного преобразователя 2 соединен со входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 4, информационные выходы которого непосредственно подключены к информационному входу регистратора 5; к информационному входу реверсивного 0. счетчика 6 импульсов текущего значения параметров; к информационному входу блока 7 памяти предыдущего значения параметров, а управляющий выход соединен с управляющими входами блока 8 управления и блока.9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов. Выходы дещифратора 3 номера параметров подключены к управлякяцим входам блока 7 памяти предыдущего значения параметров и блока 10 памяти разностного сигнала. Управляющий выход регистратора 5 подключен ко входу блока 8 управления. С выходов блока 8 управления управ ляющие сигналы подаются на входы АЦП 4 и регистратора 5. С выхода блока 7 памяти предыдущего значения параметров сигнал от подключенного в данный момент ко входу устройства датчика поступает на информационный вход реверсивного счетчика 11 импульсов предыдущего значения параметра. Выходы блока 9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов соединены со входами блока 7 памяти предыдущего значения параметра; реверсивных счетчиков импульсов предыдущёго II и текущего 6 значения параметров; блока 10 памяти разностного сигнала, Информационные выходы реверсивных счетчиков 6 и 11 соединены соответственно со входами элементов 12, 13 сравнения с нулем, выходы которых соединены с элементами ИЛИ 14 и 15, Выход элемента ИЛИ 14 соединен со вторым входом блока 10 памяти разностного сигнала, а выход элемента ИЛИ 15 - со входом блока 9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов. Выход генератора 16 счетных импульсов соединен со входом блока 9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов. Один выход блока 9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов соединен с реверсивными входами счетчиков импульсов текущего 6 и предыдущего II значения параметров, а другой выход блока 9 формирования управляющих счетом и памятью импульсов соединен со входами Запись Сброс реверсивных счетчиков импульсов текущего 6 и предыдущего 1I значения параметров, блока 7 памяти предыдущего значения параметров и блока 10 памяти разностного сигнала Принцип работы предлагаемого уст ройства основан на сравнении двух значений перемещений исследуемой по роды при следующих друг за другом циклах измерения Стекущего и предыдущего) для выбранного количества (из общего числа контролируемых уст ройством7 параметров,подключенных ко входу измерительного устройства, причем при каждом последующем подключении любого из этих каналов, предь1дущее значение заменяется значением, зарегистрированным в данный момент. В момент, когда разность значений перемещений становится равной, или меньше заданной величины для выбранного числа параметров, выдает ся управляющий сигнал, свидетельств ющий о прекращении деформарции горной породы в данном канале. По этом сигналу производится очередное нагр жение горной породы. Работа предлагаемого устройства происходит в следующей последовательности . Двоично-десятичный цифровой код значения параметра, поданного в дан ный момент на АЦП 4, по сигналу бло ка 8 снимается с информационных выходов АЦП 4 и заносится в счетчик 6 Одновременно предыдущее значение параметра этого же канала с выхода блока 7 заносится в счетчик II.Посл прихода импульса Отработка АЦП на блок 9 последняя -разрешает прохождение счетных импульсов от генератора 16 -на реверсивные входы счетчиков 6 и I 1 . Уменьшение запомненных счетчиками 6 и I1 значений параметров происходит до тех пор, пока в одном из них не окажется записанным нуль. Этот момент определяется логическими элементами 12 и 13 сравнения с ну лем, с соответствующих выходов которых, через элемент ИЛИ 15 выдается на блок 9 управления счетом и памятью сигнал, запрещающий прохождение счетных импульсов на вход счетчиков 6, П. Таким образом, в одном из счетчиков к этому моменту оказывается запомненной разность между предьщущим и текущим значениями параметров, которая сравнивается с помощью логических элементов 12 и 13 сравнения с нулем с наперед заданной величиной, определяемой точность 506 управления. Если величина разнрсти оказьгеается равной или меньше заданной величины то на ныходах элементов 12 или 13 появляется сигнал,который через элемент ИЛИ 14 nocTjmaет на блок 10 памяти разностного сигнала и запоминается на один цикл работы коммутатора. Для выбора в данный такт работы устройства необходимых ячеек пг1мяти предыдущего и разностного сигналов, соответствующих номеру подключенного параметра, используется дешифратор 3, управляемый коммутатором 1. В случае, если для всех выбранных параметров величина разности оказывается равной или меньше заданной величины, на выходе блока 10 памяти разностного сигнала, вследствие осуществления логической операции ИЛИ, появляется управляющий сигнал, воздействующий на устройство нагружения. Запись значения величины соответствующего параметра в блок 7 памяти предыдущих значений параметров производится в конце каждого такта, а в счетчики 6 и 11 - в начале каждого такта подключения очередного из выбранных параметров после прихода на схему управления счетчиком и памятью импульса Обработка АЦП. Автоматизация процесса обработки данных позволяет исключить необходимое ранее пребывание обслуживающего персонгша в опасной зоне при проведении опытов по нагружению пород в районе горной выработки, а также повьвпает точность и быстродействие измерений. Формула изобретения Устройство для дистанционного измерения деформаций горных пород, содержащее последовательно соединенные коммутатор, измерительный преобразователь, аналого-цифровой преобразоватепъ, регистратор, блок управления, отличающееся тем, что, с целью обеспечения безопасности обслуживающего персонала, овышения.точности и быстродействия змерений, в устройство дополнительо введены два реверсивных счетчика, ва блока памяти, два элемента сравения с нулем, два логических элемена ИЛИ, генератор счетных импульсов. блок формнровс ння импух1ьсов и дешифратор, причем информационный выход аналого-цифрового преобразователя соединггн со нходом одного из оеверсивных счетчиков и блоком памяти а управляющий выход аналого-цифрового преобразователя соединен с одним из входов блока управления и блока форми рования импульсов, другой вход которого соединен с генератором счетных импульсов,при этом один выход блока формирования импульсов соединен с реверсивными входами реверсивных счетчиков и со входами блоков памяти, а другой выход соединен со входами Запись - Сброс реверсивных счетчиков, выход одного из блоков памяти соединен с входом второго реверсивного счетчика, а РХОД - с выходом 8 дешифратора, вход когорсчо г.с.-епинон с коммутатором, а выход - со вторым входам второго блока памяти, входы элементов сравнения с нулем подключены к выходам реверсивных счетчиков, а выходы - ко входам логических элементов ИЛИ, причем выход одного из них подключен ко входу блока формирования импульсов, а выход другого - к третьему входу второго блока памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цаненко М.И, Измерительные информационные системы. М., Энергия, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 462991, кл. Е 21 В 49/00, 1979.