PL223209B1 - Urządzenie do wykrywania i rejestracji wybuchów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wykrywania i rejestracji wybuchów, stosowane zwłaszcza przy kontroli tąpnięć w kopalniach, czy wykrywaniu mikrowybuchów poprzedzających zwykle właściwy wybuch.

Wybuchy stosowane w górnictwie i geologii, różnych technologiach przemysłowych, wybuchy wywołane w trakcie szkoleń wojskowych na poligonie muszą być kontrolowane. Kontrolowane też powinny być obiekty zagrożone atakami terrorystycznymi. Najczęściej do tego celu wykorzystywane są szybkie kamery, które rejestrują obrazy powstałe w wyniku promieniowania optycznego.

Ze względu na bezpieczeństwo stosowane muszą być osłony, bądź umieszczenie kamery w dużej odległości od wybuchu. Niejednokrotnie utrudnia to możliwość rejestracji wybuchów.

Znane są układy do rejestrowania fal akustycznych, takim jak układ przedstawiony w opisie patentowym EP 1096272 B12 - „Acoustic sensing system for downhole seismic applications utilizing an array of fiber optic sensors” („Akustyczny system przeznaczony do badań (wierceń) sejsmicznych wykorzystujący matrycę czujników światłowodowych”).

Opisany tu układ do rejestracji i badań fal akustycznych zawiera detektor fal akustycznych, którym jest matryca światłowodów optycznych. Detekcja fal akustycznych polega na tym, że fale optyczne propagowane są w światłowodach optycznych, na które wywierane jest naprężenie wtedy, kiedy pojawiają się fale akustyczne. Następuje modulacja fali optycznej - modulacja częstotliwości, modulacja amplitudy. Opisany układ zawiera część akustyczną, złożoną z detektorów akustycznych w postaci światłowodów optycznych, z geofonu i hydrofonu, zawiera część optyczną - złożoną z laserów z połączeniami światłowodowymi, z modulatorów i z interferometru Macha-Zendera, lub światłowodowego, zawiera część do detekcji sygnałów optycznych złożoną z detektorów promieniowania optycznego, układów elektronicznych do wzmacniania, demodulacji i analizy sygnałów i układu akwizycji otrzymanych wyników oraz zawiera układ mechaniczny złożony z układu dźwigni, krążków linowych, umożliwiający doprowadzenie fal akustycznych do detektorów akustycznych, które tworzą matrycę światłowodową.

Opisany układ jest bardzo skomplikowany. Sygnały otrzymywane w układzie detekcyjnym mają niewielkie wartości i wymagają wzmacniania. Stosowanie światłowodów jako detektorów akustycznych wymaga połączenia akustycznego z podłożem, do którego dociera fala akustyczna. Połączenie akustyczne delikatnego elementu jakim jest światłowód, szczególnie płaszczyzna styku światłowodu z podłożem, może zostać przerwane, a sam światłowód może być uszkodzony. Wymaga do stosowania matrycy złożonej z wielu światłowodów aby zapewnić niezawodność działania.

Celem wynalazku jest pozbycie się tych wad przez zastosowanie układu reagującego na impulsy akustyczne propagujące się w materiałach, czy obiektach, wywołane wybuchem.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że ma odbiornik impulsów akustycznych złączony akustycznie z badanym ośrodkiem, w którym rozchodzi się fala akustyczna, generowana pod wpływem wybuchu. Odbiornik ten zawiera co najmniej jedną płytkę piezoelektryczną połączoną akustycznie z co najmniej jedną diodą elektroluminescencyjną, która połączona jest optycznie z odbiornikiem impulsów optycznych. Dioda elektroluminescencyjna połączona jest do odbiornika impulsów optycznych za pośrednictwem światłowodu. Odbiornik impulsów optycznych zawiera fotodiodę połączoną z układem akwizycji danych.

Rozwiązanie według wynalazku daje wzmocnienie detekcji impulsów akustycznych więc nie jest konieczne dla dobrej rejestracji zjawiska wzmocnienie sygnału w obwodzie zewnętrznym.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy urządzenia do wykrywania i rejestracji wybuchów.

Urządzenie to składa się z odbiornika impulsów akustycznych 1 i współpracującego z nim odbiornika impulsów optycznych 2. W skład odbiornika impulsów akustycznych wchodzi płyta piezoelektryczna 3 wraz ze złączoną z nią akustycznie strukturą diody elektroluminescencyjnej 4. Wykorzystuje się tu efekt piezoelektryczny prosty zarówno w płytce piezoelektrycznej 3 jak i w diodzie elektroluminescencyjnej 4, co daje wzmocnienie wewnętrzne. Dioda spolaryzowana jest niewielkim napięciem. przetwornik piezoelektryczny jest połączony akustycznie z materiałem, na przykład skałą 5, w której propaguje się fala akustyczna 6, generowana w wyniku wybuchu. Dioda elektroluminescencyjna 4 połączona jest za pomocą światłowodu 9 z odbiornikiem impulsów optycznych 2, co umożliwia wyemitowanie impulsów optycznych 7 z diody elektroluminescencyjnej 4 do fotodiody 8 w układzie odbiornika impulsów optycznych 2 połączonego z układem akwizycji danych 10.

PL 223 209 B1

Pod wpływem impulsów akustycznych dioda elektroluminescencyjna 4 emituje impulsy optyczne 7, które przekazywane są do układu odbiorczego 2, zawierającego detektor impulsów optycznych, na przykład fotodiodę 8. Układ odbiorczy 2 może być oddalony od przetwornika, a łączność między przetwornikiem a układem odbiorczym może odbywać się za pomocą światłowodów.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do wykrywania i rejestracji wybuchów, zawierające odbiornik promieniowania optycznego i odbiornik impulsów akustycznych złączony akustycznie z badanym ośrodkiem, w którym rozchodzi się fala akustyczna generowana pod wpływem wybuchu, znamienne tym, że odbiornik impulsów akustycznych (1) zawiera co najmniej jedną płytkę piezoelektryczną (3) połączoną akustycznie z co najmniej jedną diodą elektroluminescencyjną (4), która połączona jest optycznie z odbiornikiem impulsów optycznych (2).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że odbiornik impulsów optycznych (2) zawiera fotodiodę (8) połączoną układem akwizycji danych (10).