Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01V1/30 

(54) УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ CiEMCMOАКУСТИЧЕСКИХ Изобретение огносигся к распознава ниям сигналов с низким отношением си нал/помеха и, в частности можег быть использовано для распознавания сейсмо акусгических сигналов в автоматизиро ванных системах сейсмоакустического прогноза опасных состояний горных выработок. Известно устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее узкополосный фильтр соединенный через первый амплитудный детектор с усилителем сигналов, выход которого подан на один из входов компаратора, на второй вход которого подается напряж . ние второго амплитудного детектора, на вход второго амплитудного детектора поступает неотфильтрованное полное входное напряжение устройства Г I. Недслтатком известного устройства является низкая достоверность расноэнаванйя сейсмоакустических сигналов поскольку частота заполнения сейсмоСИГНАЛОВакустических сигналов изменяется в процессе прогноза в широких -пределах, а в качестве опорного напряжения используется амплитудное значение полного входного напряжения, что не позволяет выделять сильные сейсмоакустические сигналы, представляющие наибольшую ценность для прогноза опасных ростояний горных выработок. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входной согласующий элемент, выход которого подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру, соединенному последовательно через амплитудныйдетектор с одним из входов компаратора 2. Недостатком этого устройства распознавания сейсмоакустических сигналов является низкая достоверность распознавания из-за выбора диапазона фипь.трании. 3987 где не.отличаются по спектру полезные сигналы и помехи, не учигывак 1чзя при распознавании изменения амплитудночастотных спектров сигналов и помех .. (например, при повышении горного давления, при вхождении в опасную зону уголь ного пласта j изменении горно-геологи - ческих условий и других факторов). Целью изобретения является повышши достоверности распознавания сейсмоакуст ческих С:и налов. Указанная цель достигается тем, что в устройство распознавания сейсмоакустл ческих сшналов, содержащее входной согласующий элемент, выход которого подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к уакополосному фильтру, соединенному последовател но через амплитудный, детектор с одним из входов компаратора, дополнительно введены .частотно-зависимый формирователь напряжения и сумматор, причем первый вход сумматора соединен с выходом форм фователя среднего уровня входных сигналов, а другой - с выходом частотно-зависимого формирователя напря жения, вход которого подключен к выходу входного согласующего элемента, а в ход сумматчэра подключен к второму входу компаратора. На чертеже представлена структурная схема устройства распознавания сейсмоакустичесл:их сигналов. Устройство содержит согласующий элемент 1, на вход которого поступают сигналы от звукоулавливающей аппаратуры. Выход согласующего элемента связан входами узкополосного фильтра 2 иформиро вагеля 3среднего уровня входного напряже ния. Напряжение с выхода узкополосногб фильтра поступает через амплитудный детектор 4 на один из входов компаратора 5, второй вход которого подключен -к выходу сумматора 6- Вьрсоды формирователя 3 среднего уровня входного напряжения и частотно-зависимого форми рователя 7 напряжения подключены к входам сумматора. Вход формирователя 7 напряжения соединен с выходом согласующего элемента I. Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов работает следую- щи образом. Сигналы с выхода звукоулавливающей аппаратуры, контролирующей горный массив вьфаботки, подаются на вход согласующего элемента 1 для согласования уровня входных сигналов. Сигналы с выхода согласующего элемента I поступаю 4 на узкополосный фильгр 2, на формировагель 3 среднего уровня входного напряження и на формирователь 7 напряжения, пропорционального средней частоте входных сигналов. Узкополосный фильтр 2 настраивается на частоту, где имеется существенное отличие в спектре сейсмо- акустического сигнала и помех, или на частоту которой амплитудно-частотный спектр помех отсутствует или очень мал JJQ сравнению с уровнем амплитудночастотного спекТра сейсмоакустическ11х сигналов, например на частоты, лежащие в диапазоне высщих гармонических составляющих сейсмоакустического сигнала (20ОО 15ОрО Гц). Выделенный сигнал узкополосным фильтром 2 усиливается: в этом же. блоке для обеспечения нормальной .работы амплитудного детектора 4, выпрямляющего сигналы, поступающие с узкополосного фильтра 2, и формирующего огибающую выпрямленных сигналов, Напряжение с амплитудного детектора 4 поступает на один из входов компаратора 5, на второй вход которого поступает опорное напряжение с выхода сумматора 6. При превышении На первом входе компаратора 5 сигнала над опорным напряжением-на его втором входе на выходе формируется сигнал, относящийся к сейсмоакустическому. Достоверность распознавания сигналов определяется правильным выбором частоты настройки узкополосного фильтра 2 и опорного напряжения, которое состоит из двух составляющих. Первая составляющая это напряжение среднего уровня входного напряжения, получаемого на выходе формирователя 3, На его вход поступает неот фильтрованный сигнал с выхода согласующего элеме1та 1, вьгарямляется a fflлитудным детектором 4 и интегрируется для получения среднего уровня. Вторая составляющая опорного напряжения формируется из напряжения пропорционального средней частоте заполнения вхЪдных сигналов, что позволяет следить за изменением параметров поступающих сигналов по частоте и, казс следствие этого, за сме-. щением спектров сигналов по частоте. I. . . В формирователе 7 измеряют среднюю частоту заполнения входньк сигналов, например, путем подсчитывания числа пиков в поступившем сигнале за опреде ленное время. Полученный код частоты в измерительном счетчике преобразовывают в напряжение, которое поступает на один из входов сумматора 6, Выбрав оптимальное время измерения средней частоты и среднего уровня сигналов, усг ройсТБО эффективно подавляет производл ственные помехи при нестабильности параметров, поступающих входных сигналов и помех в процессе ведения прогноза, так наиболее изменчивыми и информа тивными параметрами являются ампхштуда и частота заполнения сигналов и помех, При отсутствии на входе устройства сигналов и помех на компаратор 5 подае ся в качестве опорного постоянное напря , жение с выхода сумматора, обеспечивающее подавление помех в первоначальный период их появления, когда еще основное напряжение не сформировано. Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов обеспечивает вероятность правильного распознавания сейсмо акустических сигналов, когда существует наихудшее отношение сигнал/помеха ( 10г5) равное :0,8-0,85.. Формула изобретения Устройство распознавания сейсмоакустических сигналов, содержащее входНОЙ согласующий элемент, выход которого подключен к формирователю среднего уровня входных сигналов и к узкополосному фильтру соединенному-последовательно через амплитудный детектор с одним из входов, компаратора, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности распознавания сейсмоакустических сигналов, в него дополнительно введены частотно-зависимый формирователь напряжения и сумматор, причем первый, вход сумматора соединен с выходом формирователя среднего уровня входных сигналов, а вторые - с выходом частотно-зависимого формирователя напряжения, вход которого подключен к BI IXOду входного согласуютето элемента, а выход сумматора подключен к второму входу компаратора, - Источники информации, принятые во внимание при экспертизе, 1.Патент ФРГ № 2.133.327, кл, Н 04 В 1/10, опублик. 1978. 2.Иванов В. С.,.Мурадин В. В. Требования к аппаратуре для автоматичес-кого счета сейсмо акустических импульсов. -Сб. Труды Донецкого научноисследовательского угольного института. 1975, N 56, с. 163-167 (прототип).

ДГ(7

6/jrff