SU1373812A1 - Устройство контрол состо ни горных пород - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горной пром-ти. Цель изобретени  - повышение надежности контрол . Устройство содержит расположенные в шпуре 1 реперы 3, соединенные между собой штангой 5, на которой укреплен измеритель 6 смещений репера 3, выход которого соединен с блоком 7 преобразовани , врем задающий блок 9, блок 10 управлени  блоком 11 выборки и запоминани  значений смещений, включающий регистры. Устройство содержит блоки 16 и 18 определени  текущего и предыдущего значений дисперсий смещений , блоки 31 и 32, 36 сравнени  с минимальным, максимальным и предыдущим значени ми дисперсий смещений , блоки 33,34 установки максимального и минимального значений, сигнализаторы приближени  неустойчивого состо ни , критического и устойчивого состо ний, элемент 39 совпадени , первый и второй инверторы 41,42.Блоки 16 и 18 содержат сумматор смещений . Показани , соответствующие значени м смещений в различные моменты времени, передвигаютс  последовательно на одну  чейку пам ти, и в первый регистр заноситс  значение смещений. На блоки 31,32,36 подаетс  сигнал с блока 16 о текущем значении дисперсии смещений. Через инверторы 41 и 42 запрещаетс  сигнализаци  неустойчивого и критического состо ний. 2 3 . п. 4г-лы, 3 ил. с (Л со ч

Description

Изобретение относитс  к горной промышленности и может быть использовано в устройствах контрол  состо ни  горных пород, в частности в уст- ройствах, предсказывающих неустойчивые состо ни  горных пород.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности контрол .

На фиг.1 изображена структурна  схема устройства контрол  состо ни  горных пород; на фиг. 2 - структурна  схема блока выборки и запоминани ; на фиг. 3 - структурна  схема блоков определени  текущего и предыдущего значений дисперсий смещений, аналогичных друг другу.

Устройство контрол  состо ни  горных пород включает расположенные в шпуре 1, пройденном в массиве 2 гор- ных пород, реперы 3 и 4, соединенные между собой штангой 5 с измерителем 6 смещений реперов, выход которого соединен с входом блока 7 преобразовани  сигнала. К входу 8 управлени  блока 7 преобразовани  сигнала подключен первый выход врем задающего блока 9, который подключен также к входу 10 управлени  блока 11 выборки и запоминани  значений смещений.Блок

11выборки и запоминани  значений смещений содержит р д регистров 12, соединенных последовательно друг за другом. Входа 13 управлени  соединены друг с другом через элементы 14 задержки и с входом 10 управлени  блока 11 выборки и запоминани  значений смещений. Каждый из регистров

12имеет выход,  вл ющийс  одним из выходов блока 11 выборки и запомина- ки  значений смещений. Выходы 15 регистров 12 блока 11 выборки и запоминани  результатов измерений соединены с входом блока 1Ь определени  текущего значени  дисперсии смещений, а выходы 17 регистров 12 - с входом блока 18 определени  предыдущего значени  дисперсии смещений. Вход 19 управлени  блока 1Ь определени  текущего значени  дисперсии смещений соединен с вторым выходом врем задающего блока 9. Блоки 16 и 18 определени  соответственно текущего и предыдущего значений дисперсий смещений выполнены одинаково и имеют вид блока 20. В них входы 21 соединены с входами 22 сумматора 23 значений смещений и входами 24 блоков 25 вычитани , другие входы которых через блок

.

5

0 5 0

,

Q .,

0

5

2Ь масштабировани  соединены с выходом сумматора 23 значений смещений, Выходы блоков 25 вычитани  соединены через квадраторы 27 с сумматором 28 квадратов значений смещений и через блок 29 масштабировани  с выходом 30 блоков определени  текущего 16 и предыдущего 18 значений дисперсий смещений. Вход 19 управлени  соединен с блоком 29 масштабировани . Блоки сравнени  с минимальным 31 и максимальным 32 значени ми дисперсий смещений соответственно соединены с блоками установки минимального 33 и максимального 34 значений. Сигнализатор 35 приближени  неустойчивого состо ни  подключен через блок 36 сравнени  с предыдущим значением дисперсии смещений к -блоку 16 определени  текущего значени  дисперсии смещений , блокам сравнени  с минимальным 31 и максимальным 32 значени ми дисперсий смещений. Сигнализатор 37 неустойчивого состо ни  соединен с блоком 32 сравнени  с максимальным значением дисперсии смещений. Сумматор 38 своим выходом соединен с блоком 36 сравнени  с предыдушим значением дисперсии смещений, а выходами - к блоку 18 определени  предыдущего значени  дисперсии смещений и блоку 31 сравнени  с минимальным значением дисперсии смещений. Элемент 39 совпадени  своим выходом соединен с входом 40 управлени  блока 36 сравнени  с предыдуш м значением дисперсии смещений. Входы инверторов 41, 42 подключены соответственно к блоку 32 сравнени  с максимальным значением дисперсии смещений и сигнализатору 37 неустойчивого состо ни , Выходы инверторов подключены соответственно к сигнализатору 35 приближени  неустойчивого состо ни  и через элемент 39 совпадени  к сигнализатору 43 критического состо ни . Сигнализатор 44 устойчивого состо ни  через инвертор 45 соединен с элементом 39 совпадени , выхоДом блока 31 сравнени  с минимальным значением дисперсии смещений, входом 46 управлени  блока 32 сравнени  с максимальным значением дисперсии смещений. Блоки определени  текущего 16 и предыдущего 18 значений дисперсий смещений св заны с выходами 15 и 17 регистров 12 блока 11 выборки и запом11Н. значений смещений. Выход инвертора

42 и блока 31 сравнени  с минимальным значением дисперсии смещений соединены соответственно с входами 47 и 48 сигнализатора 35 приближени -«неустойчивого состо ни  и сигнализатора 37 неустойчивого состо ни .

Устройство работает следующим образом .

Врем задающий блок 9 подает сиг- нал на блок 7 преобразовани  сигнала и блок 1I выборки и запоминани  значений смещений. Блок 7 преобразовани  сигнала преобразует сигнал с измерител  6 смещений реперов 3, 4 в величину, соответствующую их смещени м в момент измерени . Это может быть, например, преобразование аналогового сигнала (напр жение, частота) в цифровую форму. Кроме того, он может осуществл ть масштабирование с учетом базового рассто ни  между реперами 3 и 4 дл  последующего оперировани  с величинами, соответствующими смещени м в единицах относитель- ных деформаций. Сигнал с выхода бло-г ка 7 преобразовани  сигнала поступает на вход блока 11 выборки и запоминани  значений смещений. После некоторой задержки, определ емой элементами 14 задержки и необходимой дл  преобразовани  сигнала, подаютс  последовательно во времени сигналы управлени  на входы 13 регистров 12. При этом показани , соответствующие значени м смещений в различные моменты времени, передвигаютс  последовательно на одну  чейку пам ти, а в первый регистр 12 заноситс  текущее значение смещений. После проведени  количества измерений, равного числу регистров 12 в блоке 11 выборки и запоминани  значений смещений, и заполнени  тем caNfciM всех регистров 12 сигналом с врем задающего блока 9, подаваемым на вход 19 управлени  блока 16 определени  текущего значени  дисперсии смещений, разрешаетс  выдача на выходе этого блока. В бло- ках определени  текущего 16 и предыдущего 18 значений дисперсий смещений сигналы с выходов регистров 12 подаютс  на входы 22 сумматора 23 значений смещений.

Бели суммирование производитс  в аналоговой форме, то каждому значению соответствует одна лини ,если в цифровой - то несколько. После суьг мировани  значений смещений на выхо-

0

5

0

0

5

5

0

5

0

5

де блока 26 масштабировани  с коэффициентом делени , равным числу входов 21, получаетс  среднее значение смещений за врем  усреднени , охватывающее отсчеты значений смещений,содержащиес  в соответствующих регистрах 12.

После вычитани  среднего значени  в блоках 25 вычитани  из значений смещений, подаваемых на входы 24,возведени  во вторую степень в квадраторах 27, суммировани  в сумматоре 28 квадратов значений и прохождени  через блок 29 масщтабировани  с коэффициентом делени , равным числу входов 21, на выходе 30 блоков определени  текущего 16 и предыдущего 18 значений дисперсий смещений образуетс  величина, равна  дисперсии смещений за соответствующий промежуток времени. Сигналом, подавае 1м на вход 19 управлени  блока 16 определени  текущего значени  дисперсии смещений, можно закоротить выход 30 блоков определени  текущего 16 и предыдущего 18 значений смещений, исключа  тем самым работу дальнейшей схемы. Блоки сравнени  с минимальным 31, максимальным 32 и предыдущим 36 значени ми дисперсий смещений имеют входы сравнени , на которые подаетс  сигнал с выхода блока 16 определени  текущего значени  дисперсии смещений; опорные входы, на I которые подаетс  сигнал с блоков установки минимального 33 и максимального 34 значений и с выхода сумматора 38. Если величина сигнала на входе сравнени  превышает величину опорного напр жени , то на выходе блоков 31,32,36 сравнени  образуетс  сигнал I, если же нет - то О. При подаче на входы 40,46 управлени  1 на выходе образуетс  сигнал,соответствующий результату операции сравнени , при подаче О сигнал на выходе равен нулю независимо от результатов сравнени .

При реализации предлагаемого устройства аналоговым способом этот элемент может быть выполнен на компараторе со стробированием. Сигнал, соответствующий дисперсии последних значений смещений, подаетс  на вход сравнени  блока 31 сравнени  с минимальным значением дисперсии смещени . Минимальное значение дисперсии смещений , задаваемое блоком 33 установки

минимального значени , определ етс  погрешностью всего устройства, а также деформационными процессами, которые могут считатьс  незначительными и характеризовать устойчивое состо ние горных пород. Это значение определ етс  на основе метрологических характеристик аппаратуры и из опыта, накопленного при контроле на аналогичных участках.

Если текущее значение дисперсии смещений не превышает установленной величины, заданной блоком 33 установки минимального значени , то на выходе блока 31 сравнени  с минимальным значением будет сигнал О. На вход сигнализатора 44 устойчивого состо ни  будет подаватьс  1.Сигнализаторы 35, 37, 43, 44 соответственно неустойчивого состо ни , приближени  неустойчивого состо ни , критического состо ни , устойчивого состо ни  при подаче на их входы и входы 47,48 управлени  логической единицы сигнализируют о соответствукицем состо нии горных пород путем зажига- ни  лампочки или по влени  надписи на экране диспле . Поэтому сигнализатором 44 устойчивого состо ни  в этом случае отмечено устойчивое состо ние . На вход 46 управлени  блока 32 сравнени  с максимальным значени- ем дисперсии смещений подан О,который поступает с выхода этого блока на вход сигнализатора 37 неустойчивого состо ни , не вызыва  индикацию этого состо ни . Хот  на вход 47 управлени  сигнализатора 35 приближени  неустойчивого состо ни  при этом подаетс  1,на его вход поступает О, так как на выходе элемента 39 совпадени  также нуль, который поступает на вход 40 управлени  блока 36 сравнени  с предыдущим значением дисперсии смещений. Сигнализации критического состо ни  и приближени  неустойчивого состо ни  при этом не производитс . При превышении дисперсией смещений максимального значени  задаваемого блоком 34 установки максимального значени , с выхода блока 31 сравнени  с минимальным значением дисперсии смещений поступает сигнал управлени  на вход 46 управлени  блока 32 сравнени  с максимальным значением дисперсии смещеиий. На выходе этого блока по вл етс  ), и через сигнализатор 37 неустойчивого состо -

ни  поступает информаци  о неустойчивом состо нии. Этим же сигналим через инверторы 41,42 запрещаетс  сиг- нализа1Ц1  приближени  неустойчивого состо ни  и критического состо ни . Если же значение дисперсии находитс  в промежутке между минимальным и максимальным значени ми, то на выходе блока 31 сравнени  с минимальным значением образуетс  J, а на выходе блока 32 сравнени  с максимальным значением - О. На вход элемента 39 совпадени  поступают логические единицы , включающие сигнализатор 43 критического состо ни . Эта же единица поступает на вход 40 упр авлени  блока 36 сравнени  с предыдущим значением дисперсии смещений. Если сигнал с выхода бтока 16 определени  текущего значени  дисперсии смещений пре- выщает величину сигнала с блока 18 определени  предыдущего значени  дисперсии смещений на величину, задаваемую блоком 33 установки минимального значени  (что достигаетс  суммированием этих двух величин в сумматоре 38), то на выходе блока 36 сравнени  с предыдущим зиачением образуетс  1, включающа  сигнализатор 35 приближени  неустойчивого состо ни , на вход 47 управлени  которого подаетс  1 с выхода иивертора 42.

Устройство может быть реализовано как аппаратным, так и программным путем.

Claims (3)

1. Устройство контрол  состо ни  горных пород, включающее расположенные в шпуре реперы, соединенные между собой штангой, на которой укреп- лен измеритель смещений реперов,выход которого соединен с входом блока преобразовани  сигнала, врем задающий блок, первый выход которого подклю чен к управл ющим входам блоков преобразовани  сигнала и блока выборки и запоминани  значений смещений,вход которого соединен с выходом блока преобразовани  сигнала, сумматор, отличающе ес  тем, что, с целью повыщени  надежности контрол  , оно снабжено блоками определени  текущего и предыдущего значени  дисперсии смещений, блоками сравнени  с минимальным, максимальным и предыдущим значени ми дисперсий смещений.

713

блоками установки минимального и максимального значени , сигнализаторами приближени  неустойчивого состо ни , неустойчивого состо ни , критического и устойчивого состо ни , элементом совпадени , первым, вторым и третьим инверторами, причем первые и вторые выходы блока выборки и запоминани  значений смещений соединены соответственно с входами блока определени  предыдущего значени  дисперсии смещений и входами блока определени  текущего значени  дисперсии смещений, управл ющий вход которого подключен к второму выходу врем за- дающего блока, выход соединен с первыми входами блоков сравнени  с минимальным значением дисперсий смещений , предыдущим значением дисперсий смещений и максимальным значением дисперсий смещений, второй вход которого подключен к блоку установки максимального значени , выход одновременно соединен через первый инвертор с первым входом элемента совпадени , через третий инвертор - с управл ющим входом сигнализатора приближени  неустойчивого состо ни  и с входом сигнализатора неустойчивого сое- то ни , управл ющий вход которого одновременно соединен с выходом блока сравнени  с минимальным значением дисперсии смещений, управл ющим входом блока сравнени  с максимальным значением дисперсии смещений, через второй инвертор - с сигнализатором устойчивого состо ни  и вторым входом элемента совпадени , выход которого подключен к сигнализатору кри- тического состо ни  и управл ющему входу блока сравнени  с предыдущим значением дисперсий смещений, выход которого соединен с входом сигнализатора приближени  неустойчивого сое-

0 5 0 Q

5

128

то ни , второй вход подключен к выходу сумматора, первьш вход которого соединен с выходом блока установки минимального значени  и вторым входом блока сравнени  с минимальным значением дисперсий смещений, второй вход подключен к выходу блока определени  предыдущего значени  дисперсии смещений.

2.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что блок выборки и запоминани  содержит последовательно соединенные регистры и элементы задержки, причем выходы регистров  вл ютс  первыми и вторыми выходами блока, управл ющие входы регистров соединены между собой через элементы задержки, вход первого элемента задержки  вл етс  управл ющим входом блока.

3.Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что блоки определени  текущего и предыдущего значений дисперсий смещений содержат сумматор значений смещений, сумматор квадратов значений смещений, первый

и второй блоки масштабировани ,блоки вычитани  и квадраторы, причем первые входы блоков вычитани   вл ютс  входами блока определени  дисперсий смещений и одновременно соединены с соответствующими входами сумматора значений смещений, выход которого через первый блок масштабировани  соединен с вторыми входами блоков вычитани , выходы которых через квадраторы подключены к соответствующим входам сумматора квадратов значений смещений, выход которого соединен с входом второго блока масштабировани , управл ющий вход которого и выход  вл ютс  соответственно управл ющим входом и выходом блока определени  дисперсий смещений.

Г

lUtl

7Л