RU1822991C

RU1822991C - Способ выделени импульсов акустической эмиссии в горном массиве

Info

Publication number: RU1822991C
Application number: SU853992013A
Authority: RU
Inventors: Борис Павлович Гринштейн; Валентин Серафимович Иванов; Николай Кириллович Иванов-Шиц; Юлий Николаевич Камынин; Артур Эмануилович Петросян; Аркадий Николаевич Трегубов
Original assignee: Институт горного дела им.А.А.Скочинского
Priority date: 1985-12-17
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1993-06-23

Abstract

Использование: горное дело, прогноз динамических влений в горном массиве сейсмоакустическим методом. Сущность изобретени 1 устанавливаютс оптимальные частотна полоса и врем фильтрации при обработке входного сигнала.

Description

сл

С

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано в технике безопасности горного дела, дл автоматической регистрации импульсов акустической эмиссии, используемых при прогнозе динамических влений в горном массиве.

Целью изобретени вл етс повышение точности.

Работа устройства, реализующего предложенный способ, по сн етс чертежом.

Устройство содержит геофон 1, усилитель 2, высокочастотный преобразователь 3, линию св зи 4, демодул тор 5. нормализатор 6. фильтр запуска анализатора 7, формирователь реализации сигнала 8, пороговое устройство 9, аналогово-цифровой преобразователь 10, первый блок преобразовани Фурье 11, логарифматор 12, второй блок преобразовани Фурье 13, блок временной

селекции 14, третий блок преобразовани Фурье 15, блок формировани функции временного интервала 16, формирователь селектирующего импульса 17, вычислитель отношени мощностей 18, вычислитель отношени амплитуд 19, мультиплексор 20, блок сравнени отношени мощностей 21, блок сравнени отношени амплитуд 22, схему И 23. счетчик импульсов акустической эмиссии 24.

Сигнал, зарегистрированный геофоном 1, через усилитель 2, высокочастотный преобразователь 3, линию св зи 4 и демодул тор 5 поступает на вход нормализатора амплитуды 6 и фильтра запуска анализатора 7, полоса пропускани которого определ етс из следующего эмпирического услови 00 N5 N3 ЧЭ О

ДГ-f,

max а.з

±nfn

где fmax вв. - частота спектрального максимума импульса акустической эмиссии дл данного горного массива;

п - коэффициент, определ ющий ширину полосы пропускани фильтра запуска анализатора , его величина, с одной стороны лимитируетс требовани ми запуска анализатора только от сигналов с частотой, равной частоте спектрального максимума импульсов акустической эмиссии, а с другой стороны, возможными вариаци ми значени этой частоты в горном массиве (дл шахт Донбасса в результате экспериментальных исследований установлена величина п 0,1).

При условии превышени составл ющей сигнала, лежащей в указанной полосе порогового уровн , определ емого сформированным в пороговом устройстве 9 значением , исход из требований к отсутствию ложных запусков анализатора от помехи, на вход мультиплексора 20 поступает сигнал на начало формировани цикла измерений.

На управл ющий вход блока формировани функции временного интервала 16с выхода мультиплексора 20 приходит сигнал начала формировани временного интервала , длительность которого выбираетс из услови :

вр Q Tmax а .,

где Tmax аэ. - максимальна длительность импульсов акустической эмиссии;

q - безразмерный коэффициент, определ емый из услови минимального значени энергии помехи в сформированной реализации сигнала, при условии нестационарности длительности импульсов акустической эмиссии (дл шахт Донбаса эта величина q 0,2).

входной сигнал с выхода нормализатора 6 поступает на вход формировани реализации сигнала 8, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока формировани функции временного интервала 16. Далее, сформированна реализаци входного сигнала поступает на вход аналого-цифрового преобразовател 10. Преобразованный в цифровую форму сигнал поступает на вход первого блока преобразовани Фурье 11 и после логарифмировани в блоке 12 модул амплитуды спектра, во втором блоке преобразовани Фурье 13 производитс восстановление сигнала во временной области.

Полученный сигнал подвергаетс временной селекции в интервале

ТС

1

max а э нижн.

где fmax а.э.еерх. верхнее возможное значение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве;

fmax а.э.иижн - нижнее возможное значение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве

(Дл шахт Донбасса fmax а.э верхи. - 2000

fmax а.э.нижн. - 200

в блоке временной селекции 14, управл ющий вход которого св зан с выходом мультиплексора через формирователь селектирующего импульса 17,

На выходе третьего блока преобразовани Фурье 15 формируетс спектр получен- ного сигнала, Далее в блоках формировани отношени мощности 18 и отношени амплитуды 19 определ етс отношение мощности в полосе частот по уровню 0,7 от значени спектрального максимума к суммарной мощности составл ющих спектра, и величины, обратна отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра. При этом о наличии на входе устройства импульсов акустической эмиссии необходимо су30

дить, исход из услови :

/3 /fc .

где а 1 - минимальное значение отношени мощности, полученного спектра в полосе

частот по уровню 0.7 от значени спектрального максимума к суммарной мощности со- ставл ющих спектра дл импульса акустической эмиссии, возникающих в горном массиве при динамических влени х;

cfc - максимальное значение отношени мощности полученного спектра в полосе частот по уровню 0,7 от значени спектрального максимума к суммарной мощности0 составл ющих спектра дл импульсов акустической эмиссии, возникающих в горном массиве;

p - минимальное значение величины, обратной отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот

к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра;

$2 - максимальное значение величины, обратной отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот

к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра.

Дл шахт Донбасса с учетом указанных в тексте соотношений указанные услови лоедставл ютс в виде:

0,25 a 0,55; 0,35 ft 0.65

В блоках сравнени отношени мощностей 21 и амплитуд 22 (выполненных, например , в виде дешифраторов) происходит сравнение полученных отношений с заданными значени ми, т.е. определ етс соответствие параметров входного сигнала установленным критерием, характеризующим импульсы акустической эмиссии.

С выходов блоков сравнени отношени мощностей и амплитуд, сформированные в них сигналы поступают на входы схемы И 23 и при наличии на ее двух входах единичных сигналов происходит запись сформированного сигнала в счетчике импульсов в акустической эмиссии 24 в виде одного импульса, т.е. происходит регистраци факта наличи на входе устройства импульса акустической эмиссии.

Claims

Формула изобретени

Способ выделени импульсов акустической эмиссии в горном массиве, заключаю- щийс в приеме акустических сигналов и их преобразовании в электрические, нормализации амплитуды электрических сигналов, фильтрации и распознавании, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, перед фильтрацией осуществл ют выбор временной реализации входного сигнала, имеющего составл ющие, расположенные в полосе частот Af

в.э ± Гамаке а.э., где Тмакс.а.э. - ЧЭСТОТЭ

спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, п - коэффициент, определ ющий вариации значени частоты спектрального максимума сигналов акустической эмиссии в горном массиве, причем длительность гвр временной реализации входного сигнала определ ют ИЗ УСЛОВИЯ Гвр рГмакс а.э., ГД6

Гмакс.а.э. максимальна длительность импульсов акустической эмиссии в горном массиве, q - безразмерный коэффициент, определ емый из услови минимального значени энергии помехи с сформированной реализации входного сигнала при условии нестационарности длительности импульсов акустической эмиссии в горном массиве, сформированную реализацию входного сигнала подвергают первому преобразованию Фурье, определ ют модуль спектра, логарифм модул спектра, восста-

навливают сигнал во временной области пу тем второго преобразовани Фурье, полученного логарифма модул спектра, выдел ют компоненты, содержащиес н области

ГГ -,

Тмакс а э нижн

где fnaKc а.э верхи. - верхнее возможное значение частоты спектрального максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, fMaKc.a.3.HHXH. - нижнее возможное значение частоты спектрально о максимума импульсов акустической эмиссии в горном массиве, подвергают полученный сигнал третьему преобразованию Фурье, определ ют в полученном спектре отношение мощности в полосе частот по уровню 0,7 от значени спектрального максимума к суммарной мощности Р2 составл ющих а,- Рмакс.аэ./Р, определ ют величину, обратную отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра /Ј и/11мак1, и распознавание провод т, суд о наличии на входе импульсов акустической эмиссии, исход из условии

а « а.1 pi /h ,

где fit - минимальное значение отношени мощности полученного спектра в полосе частот по уровню 0,7 значени спектрального максимума к суммарной мощности составл ющих спектра дл импульсов акустической эмиссии, возникающих в горном массиве при динамических влени х, fti - максимальное значение отношени мощности полученного спектра в полосе частот по уровню 0,7 значени спектрального максимума к суммарной мощности составл ющих спектра дл импульсов акустической эмиссии , возникающих в горном массиве при динамических влени х, - минимальное значение величины, обратной отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра, (h максимальное значение величины , обратной отношению максимального значени амплитуды в указанной области частот к максимальному значению амплитуды в остальной части спектра