CS196030B1

CS196030B1 - System for multichannel impulse measuring of the elastic properties of the environment and determination of the place of disturbances,notably in the rocks

Info

Publication number: CS196030B1
Application number: CS708377A
Authority: CS
Inventors: Jiri Pecen; Jiri Skladal
Original assignee: Jiri Pecen; Jiri Skladal
Priority date: 1977-10-31
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1980-02-29

Description

Předmětem vynálezu je soustava pro impulsní měřeni elastických vlastnosti prostředí a určení mleta rozruchu, zejména v horninách, onoho druhu, který používá elastických vln, jejich zesilovačů a impulsních budiěů.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a system for impulse measurement of the elastic properties of the environment and the determination of ground mill, in particular in rocks of the kind which uses elastic waves, their amplifiers and impulse exciters.

Dosavadní prakticky používané metody měřeni elaatických vlastnosti prostředí jsou v podstatě dvojího druhuj měřici metody využívající ultrazvukových kmitočtů a měřici metody využívající akuatiokýoh kmitočtů. Společným znakem většiny dosavadních metod jo jednokanálový způsob měřeni, a to jak při měření látek homogenních, tak nehomogenních.The methods used to measure the elaatical properties of the environment to date are basically a dual second measurement method using ultrasonic frequencies and a measurement method using acoustic frequencies. A common feature of most of the prior art methods is the single-channel measurement method, both for the measurement of homogeneous and non-homogeneous substances.

'/'/

Dosavadní zařízení pro určováni místa rozruchu (seismických vln) pracující vieekanálově používají většinou magnetický nebo digitální záznam signálů z jednotlivých snímačů.Prior art seismic wave locating devices operating mostly via channel use mostly magnetic or digital signal recording from individual sensors.

Z těchto záznamů jo potom vyhodnocováno místo seismického rozruchu.The place of seismic disturbance is then evaluated from these records.

Tato známá zařízení mají následující závažná nedostatky: Měření elastických vlastností prostředí a určeni místa rozruáhu není prováděno tímtéž zařízením, ale individuálními a různorodými měřiolai soupravami, což má za následek značná objemná a komplikovaná celková zařízeni, ee značnými nároky na instalaci, obsluhu a provoz tohoto zařízeni. Zejména je zde problémem oejohovánl a časová synchronizace, nezbytná pro vyhodnocování výsledků. Tyto nevýhody zvláště vyniknou, uvědomlme-li si ,že měření se má provádět za plného provozu a často ve velmi obtížných terénních podmínkách, např. y dolech. Jfaohá až dosud použí196 030These known devices have the following serious drawbacks: The measurement of the elastic characteristics of the environment and the determination of the excitement location is not performed by the same device but by individual and diverse measuring sets, resulting in considerable voluminous and complicated overall devices and considerable installation, operation and operation requirements . In particular, there is the problem of oohting and the time synchronization necessary to evaluate the results. These disadvantages are particularly pronounced if one realizes that measurements are to be made under full operation and often under very difficult terrain conditions, such as y mines. Until now Jfaoh has used196,030

1BB 030 váná zařízení vůbec nedovolují provádět uvedená měřeni během provozu.1BB 030 devices do not permit the above measurements to be performed during operation.

Ačkoliv jednokanálový způsob měření elastických parametrů homogenního isotropního prostředí je dostatečně spolehlivý, je málo spolehlivý při aplikaci v nehomogenním a anisotropním prostředí, např. v horninách, zvláště potom v prostředí navíc časově nestálém, jako např. v okolí báňského díla, což je naprostá většina prakticky se vyskytujících případů.Although the single-channel method for measuring the elastic parameters of a homogeneous isotropic environment is sufficiently reliable, it is less reliable when applied in an inhomogeneous and anisotropic environment, eg in rocks, especially in an extra time-unstable environment, such as around a mining work. occurring cases.

Vlcekanálové měřicí soupravy s použitím dosud známých principů, např. magnetofonový vícekanálový záznam, jsou obtížně realizovatelné. Rovněž nelze vlcekanálové měření dostatečně přesně nahradit postupným jednokaňálovým měřením v různých směrech vzhledem k Časové nestálosti proměřovaného prostředí.Wide-channel measurement kits using previously known principles, such as multi-channel tape recording, are difficult to implement. Also, the wavelength measurement cannot be replaced sufficiently precisely by successive single-channel measurement in different directions due to the temporal instability of the measured environment.

Uvedené nedostatky odstraňuje soustava pro vlcekanálové impulsní měření elastických vlastností prostředí a určení místa rozruchu, zejména v horninách, za použiti snímačů elastických vln, zesilovačů a impulsních budičů, jejíž podstata spočívá podle vynálezu v tom, že nejméně čtyři snímače elastických vln, rozmístěné ve sledovaném prostředí, jsou napojeny na zesilovače, které jsou spojovacími kanály spojeny s řídicím a měřicím zařízením, za nímž jsou zapojeny v řadě registrační zařízení a samočinný počítač, opatřený výstupem pro souřadnice místa seismického rozruohu a výstupem pro elastické parametry, přičemž na řídicí a měřioí zařízení je prostřednictvím spojovacích kanálů současně jeětě napojen nejméně jeden impulsní budič umělých elastiokýoh rozruchů. Rovněž podle vynálezu je k měření souřadnic místa vzniku elastického impulsu tato soustava opatřena rozhodovacími snímači elastických vln, napojenými na zdroje rozhodovaoího signálu se zesilovači, spojenými prostřednictvím přenosových tras s řídicím a měřicím zařízením.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a system for wavelength impulse measurement of elastic properties of the environment and determination of the location of the disturbance, especially in rocks, using elastic wave sensors, amplifiers and impulse drivers. are connected to amplifiers, which are connected by means of communication channels to a control and measuring device, in which are connected in series a recording device and an automatic computer, equipped with an output for seismic excitement coordinates and an output for elastic parameters. at least one impulse exciter of artificial elastic disturbances is simultaneously connected to the connecting channels. Also according to the invention, for measuring the coordinates of the elastic pulse generation site, the system is provided with elastic wave decision sensors connected to the decision signal sources with amplifiers connected via transmission paths to the control and measuring device.

Soustava pro vlcekanálové Impulsní měření podle vynálezu umožňuje provádět s jediným zařízením měření jak elastických parametrů prostředí, tak i současně určovat místa vzniku . seismických rozruchů, přičemž lze výhodně použít jediné sítě snímačů elastických vln. Výstup naměřených hodnot se získává ve formě, kterou může snadno zpracovat přímo počítaoí stroj, čímž se značně zkracuje celková doba měření. Uspořádání soustavy rovněž umožňuje provádět dlouhodobá věření.The waveguide system The pulse measurement according to the invention makes it possible to measure, with a single device, both the elastic environmental parameters and at the same time determine the origin. seismic disturbances, whereby a single network of elastic wave sensors can advantageously be used. The output of the measured values is obtained in a form that can be easily processed directly by a computer, thus greatly reducing the total measurement time. The arrangement of the system also makes it possible to carry out long-term trusts.

Na připojeném výkresu je schematicky znázorněn příklad zapojení prvkůsoustavy podle vynálezu, ; ...?, ,,?,.:,.,.,.. ·,,The attached drawing schematically shows an example of the connection of elements of the assembly according to the invention; ...?, ,,?,.:,.,., .. · ,,

Soustava pro vícekanálcvě impulsní měření sestává nejméně ze čtyř snímačů 11 až 14 elastických vln, které jsou vhodně rozmístěny ve sledovaném prostoru. Každý ze snímačů 11 až j.| je zapojen na vlastní zesilovač 2£ až 24, které na svém výstupu dávají signály schopné přenosu spojovacími kanály 31 až 3£, např. kabely nebo pomocí elektromagnetických vln, laserem apod. k řídicímu a měřicímu zařízení 40. kterým lže určit rozdíl doby příchodu elastického rozruchu k jednotlivým snímačům lj. až 14, Naměřené hodnoty časových rozdílů jsou zaznamenávány registračním zařízením 4JL, např, děrovačem, psacím strojem nebo číslicovým magnetofonem a jsou dále zpracovávány univerzálním samočinným počítačem 50.The multichannel impulse measurement system consists of at least four elastic wave sensors 11 to 14, which are suitably distributed in the space to be monitored. Each of the sensors 11 to j it is connected to its own amplifier 26 to 24, which outputs signals capable of being transmitted via connection channels 31 to 35, e.g. by cables or by means of electromagnetic waves, a laser, etc. to a control and measuring device 40 which can determine the difference in time of elastic arrival of excitement to individual sensors lj. The measured time difference values are recorded by a recording device 41, such as a punch, typewriter or digital tape recorder, and are further processed by a universal automatic computer 50.

Na výstupu 51 tohoto počítače 5jg se získávají souřadnice místa seismického rozruchu neboAt the output 51 of this computer 51, the coordinates of the seismic disturbance site or the

19B 030 □a výstupu 53 elastické parametry prostředí. Kromě snímačů 11 a£ 14 elastických vln je v prostoru rozmístěn nejméně ještě jeden impulsní budič 61, popřípadě 62. 63 umělých elastických rozruchů, např. nálož trhaviny s elektrickým kontaktem, např. rozpojovacím, který se při explozi nálože rozpojí. Rozpojení kontaktu je signalizováno řídicímu a vyhodnocovacímu zařízení 40 prostřednictvím spojovacího kanálu 71, případně 72 nebo 73. Protože při báňském provozu vzniká velké množství parazitních seismických rozruchů, jsou v soustavě uspořádány jeětě dva dalěí rozhodovací snímače Η», 16 elastických vln, napojené na zdroje 25.19B 030 výstupu and output 53 elastic environmental parameters. In addition to the elastic wave sensors 11 and 14, there is at least one pulse exciter 61 or 62, 63, respectively, of artificial elastic disturbances, such as an explosive charge with an electrical contact, e.g. Contact disconnection is signaled to control and evaluation device 40 via connection channel 71 or 72 or 73. Since in mining operation a large amount of parasitic seismic disturbances arises, two further decision sensors Η », 16 of elastic waves connected to the sources 25 are arranged in the system. .

rozhodovacího signálu se zesilovači, a tyto pomocí přenosových tras 35, 36 na řídicí a měřicí zařízení 40.the amplification decision signal and these by means of the transmission paths 35, 36 to the control and measuring device 40.

Soustava podle vynálezu může pracovat ve dvou základních měřicích režimech:The system according to the invention can operate in two basic measurement modes:

a) jako impulsní měřič elastických parametrů prostředí,a) as an impulse meter of elastic environmental parameters,

b) jako měřič souřadnic místa vzniku elastického rozruchu.(b) as a coordinate meter for the location of the elastic disturbance.

V případě a) soustava pracuje takto:In the case of (a) the system shall operate as follows:

V některém z míst impulsních budičů 61 až 63 umělých elastických rozruchů se provede seismický rozruch, např. exploze nálože, která vyvolá elektrické signály na výstupech snímačů 11 až 14 elastických vln, které jsou vzájemně časově posunuty v závislosti na elastických vlastnostech prostředí a poloze snímače 11 až 14 vzhledem k epicentru rozruchu. Časové posuvy signálů jsou vyhodnocovány řídicím a měřicím zařízením 40 a zaznamenány registračním zařízením £1, odkud jsou naměřené hodnoty předávány k dalěímu zpracování do univerzálního číslicového počítače 50. Výstup 52 i tohoto počítače 50 jsou hledané elastické parametry prostředí. Je-li používán více než jeden impulsní budič 61 až 63, musí tyto být uváděny v činnost postupně.At one of the locations of the impulse exciters 61-63 of the artificial elastic disturbance, a seismic disturbance, e.g. an explosion of the charge, is produced which causes electrical signals at the outputs of the elastic wave sensors 11-14. to 14 relative to the epicenter of the commotion. The time shifts of the signals are evaluated by the control and measuring device 40 and recorded by the recording device 41, from which the measured values are transmitted for further processing to the universal digital computer 50. The output 52 and this computer 50 are the desired elastic environmental parameters. If more than one pulse exciter 61 to 63 is used, these must be activated sequentially.

V případě b) je činnost soustavy zcela obdobná jako u popsaného případu a), s tím rozdílem, že zpracovávaný seismický rozruch není vyvolán uměle impulsním budičem 61 až 63. ale vzniká působením přírodních sil ve sledovaném prostoru. Počítač 50 v tomto případě vyhodnocuje souřadnice místa vzniku registrovaného impulsu. Současně jsou snímány parazitní seismické rozruchy rozhodovacími snímači 15, 16 elastických vln a ze zdrojů 25, 26 rozhodovacího signálu se zesilovači postupují vzniklé signály pomocí přenosových tras 35, 36 na řídicí a měřicí zařízení 40. Tyto rozhodovací kanály určují charakter signálů a rozlišují hledané seismické impulsy od rušivých. Jejich činnost může být založena např. na sledování frekvenčních spekter, doby trvání impulsu apod. Oba případy jsou odlišeny na registračním médiu pouze podle rozdílných oddělovacích značek, odvozených v případě a) na rozdíl od případu b) z činnosti impulsních budičů 61 až 63 a vzniklých na výstupech vyhodnocovacího zařízení 40.In case b) the operation of the system is quite similar to that described in case a), with the difference that the seismic disturbance to be processed is not caused by an artificial impulse exciter 61 to 63, but is caused by natural forces in the monitored space. In this case, the computer 50 evaluates the coordinates of the location of the registered pulse. Simultaneously, the parasitic seismic disturbances are sensed by the elastic wave decision sensors 15, 16 and the signals are amplified from the decision signal sources 25, 26 to the control and measuring device 40 via the transmission paths 35, 36. from disturbing. Their operation may be based, for example, on the monitoring of frequency spectra, pulse duration, etc. Both cases are differentiated on the registration medium only by different separating marks derived in case a) as opposed to case b) from the operation of pulse drivers 61 to 63 and at the outputs of the evaluation device 40.

Claims

A system for multichannel impulse measurement of the elastic properties of the environment and determination of the location of the disturbance, in particular in rocks, using elastic wave sensors, amplifiers and impulse drivers, characterized in that at least four elastic wave sensors (11-14) distributed in the monitored environment; are connected to amplifiers (21 to 24), which are connected by means of connecting channels (31 to 34) to a control and measuring device (40), behind which are connected in series a recording device (41) and an automatic computer (50), 51) for the coordinates of the seismic disturbance location and the output (52) for elastic parameters, wherein at least one impulse exciter (61 to 63) of artificial elastic disturbances is simultaneously connected to the control and measuring device (40) via the connection channels (71 to 73).

System according to claim 1, characterized in that it is provided with elastic wave decision sensors (15, 16) connected to the decision signal source (25, 26) with amplifiers connected via transmission paths (25). 35, 36) with a control and measuring device (40).