SU1470957A1

SU1470957A1 - Device for detecting fissures in rock while forming

Info

Publication number: SU1470957A1
Application number: SU853927433A
Authority: SU
Inventors: Ильшат Гаязович Абдульманов; Евгений Александрович Девяткин; Тофик Мамед-Оглы Караджали; Николай Петрович Новиков; Анатолий Семенович Чурсин
Original assignee: Институт Проблем Механики Ан Ссср; Московский геологоразведочный институт им.С.Орджоникидзе
Priority date: 1985-07-11
Filing date: 1985-07-11
Publication date: 1989-04-07

Abstract

Изобретение относитс к горному делу. Цель - повышение достоверности определени конфигурации трещин. Устройство содержит датчики эмиссионных параметров трещин, установленные вокруг контролируемого объекта и соединенные с регистрирующей аппаратурой 12. Датчики выполнены в виде электромагнитных антенн 2-9, размещенных не менее чем в двух взаимноперпендикул рных плоскост х и не менее четырех в каждой плоскости. Кажда из антенн 2-9 выполнена в виде отрезка коаксиального кабел , центральна жила которого заглублена относительно экрана. Это дает возможность сформировать диаграмму направленности каждой антенны 2-9 так, чтобы регистраци электромагнитного излучени производилась с отдельных участков образующегос контура трещин. Антенны 2-9 разв заны с помощью емкостей дл увеличени соотношени сигнал/шум. Данное устройство позвол ет производить регистрацию электромагнитного излучени , возникающего от кра подвижной трещины. По амплитуде сигналов с антенн 2-9, расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскост х, получают форму трещин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to mining. The goal is to increase the reliability of determining the configuration of cracks. The device contains sensors for the emission parameters of cracks installed around the object under test and connected to the recording equipment 12. The sensors are made in the form of electromagnetic antennas 2–9 located in at least two mutually perpendicular planes and at least four in each plane. Each of the antennas 2-9 is designed as a length of coaxial cable, the central core of which is recessed relative to the screen. This makes it possible to form the radiation pattern of each antenna 2–9 so that the registration of electromagnetic radiation is carried out from individual sections of the resulting contour of cracks. Antennas 2-9 are developed using capacitances to increase the signal-to-noise ratio. This device allows the detection of electromagnetic radiation arising from the edge of a moving crack. The amplitudes of the signals from antennas 2–9 located in the vertical and horizontal planes are shaped as cracks. 1 hp f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс к горному делу и может быть использовано при измерении параметров трещин, возникающих в горных породах.The invention relates to mining and can be used to measure the parameters of cracks that occur in rocks.

Цель изобретени - повышение достоверности .определени конфигурации трещин.The purpose of the invention is to increase the reliability of determining the configuration of cracks.

На фиг.1 показана схема расположени электромагнитных антенн и их соединений с измерительной аппаратурой; на фиг.2 - конструкци антенныFigure 1 shows the arrangement of electromagnetic antennas and their connections to the measuring apparatus; 2 shows the antenna structure.

Устройство содержит образец 1 горной породы, электромагнитные антенны 2-5 и 6-9, вл ющиес датчиками эмиссионных параметров трещины, размещенные в вертикальной и горизон тальной плоскост х соответственно, переключатели О и 11, регистрирующую аппаратуру 12. Антенна (фиг.2) выполнена в виде отрезка коаксиального кабел и включает центральную жилу 13, изол тор 14 и экран 15.The device contains sample 1 of rock, electromagnetic antennas 2-5 and 6-9, sensors of emission parameters of a crack, placed in the vertical and horizontal planes, respectively, switches O and 11, recording equipment 12. The antenna (Fig. 2) is made in the form of a segment of coaxial cable and includes a central core 13, an insulator 14 and a shield 15.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В .момент возникновени трещины, например, в результате действи предельного напр женного состо ни в образце 1 возникает электромагнитное излучение, которое регистрируетс антеннами 2-9, установленными в различных плоскост х. Сигналы с антенн 2-9 после усилени подаютс на переключатели 10 и 11, которые синхронно подключают антенны к вертикальным и горизонтальным пластинам регистрирующей аппаратуры 12. Врем подключени каждой антенны должно быть на пор док меньше времени распространени трещины. Расположение антенн по окружности и нахождение образца в ее центре позвол ет исключить зависимость интенсивности излучени от рассто ни между антенной и источником электромагнитных сигналов . В этом случае величина сигнала в антеннах обусловливаетс направлением распространени трещины относительно указанных антенн. Сигналы сAt the time of the occurrence of a crack, for example, as a result of the action of the ultimate stress state in sample 1, electromagnetic radiation arises, which is detected by antennas 2-9 installed in different planes. Signals from antennas 2–9 after amplification are fed to switches 10 and 11, which synchronously connect antennas to the vertical and horizontal plates of the recording equipment 12. The connection time of each antenna must be an order of magnitude shorter than the crack propagation time. The location of the antennas around the circumference and the location of the sample in its center makes it possible to eliminate the dependence of the radiation intensity on the distance between the antenna and the source of electromagnetic signals. In this case, the magnitude of the signal in the antennas is determined by the direction of propagation of the crack relative to the indicated antennas. C signals

кости равны по величине. Сигналы с антенн, расположенных в горизонтальной -плоскости, отличаютс один отbones are equal in size. Signals from antennas located in the horizontal α-plane are different from

другого, а именно: с взаимно противоположных антенн равны между собой; в то врем как сигналы р дом расположенных антенн не совпадают по амплитуде .another, namely: with mutually opposite antennas are equal to each other; while the signals of the adjacent antennas do not match in amplitude.

Полученные сигналы с антенн в двух плоскост х позвол ют расшифровать форму трещины в момент ее образовани .Received signals from antennas in two planes allow deciphering the crack shape at the moment of its formation.

Антенны в каждой плоскости выполнены в виде отрезка коаксиального кабел , центральна жила 13 которого заглублена относительно экрана 15. Это дает возможность сформировать диаграмму направленности каждой антенны так, чтобы регистраци электромагнитного излучени производилась с отдельных участков образующегос контура трещины.The antennas in each plane are made in the form of a section of coaxial cable, the central core 13 of which is buried relative to the screen 15. This makes it possible to form the radiation pattern of each antenna so that the electromagnetic radiation is recorded from separate sections of the resulting contour of the crack.

Антенны гальванически разв заны с помощью емкостей дл увеличени соотношени сигнал/шум.The antennas are galvanically developed using capacitances to increase the signal-to-noise ratio.

При использовании емкости большой величины на выходе антенн соотношение сигнал/шум возрастает за счетWhen using a large capacitance at the antenna output, the signal-to-noise ratio increases due to

ослаблени низкочастотных помех, возникающих от сетевого напр жени , медленно мен ющихс процессов и так далее , что также ведет к увеличению полезного сигнала.attenuation of low-frequency noise arising from mains voltage, slowly varying processes, and so on, which also leads to an increase in the wanted signal.

Чувствительность устройства зависит как от размеров трещины, так и от рассто ни до объекта. При расположении антенн над плоскостью образца удаетс устойчиво регистрировать сигналы от трещин прот женностью несколько миллиметров.The sensitivity of the device depends both on the size of the crack and on the distance to the object. When antennas are located above the sample plane, it is possible to stably register signals from cracks several millimeters long.

Таким образом, предлагаемое уст- ройство позвол ет производить регистрацию электромагнитного излучени , возникающего от кра подвижной трещины , и по амплитуде сигналов с антенн, расположенных в вертикальной и гориThus, the proposed device allows the recording of electromagnetic radiation arising from the edge of a movable crack and the amplitude of signals from antennas located in the vertical and horizontal direction.

антенн в двух плоскост х дают возмож-50 зонтальной плоскост х, получить форность получени конфигурации трещины .Antennas in two planes give the possibility of 50 horizontal planes to obtain the fortimacy of obtaining a crack configuration.

Если трещина расположена в одной плоскости, например в вертикальной, то сигнал на каждой антенне определ - етс рассто нием от антенны до подвижного кра трещины. Например, если форма трещины кругова , то сигналы на всех антеннах вертикальной плосму трещины.If the crack is located in one plane, for example, in a vertical plane, then the signal at each antenna is determined by the distance from the antenna to the moving edge of the crack. For example, if the crack shape is circular, then the signals on all antennas are vertical to the plane of the crack.

Claims

1. A device for registering cracks in rocks at the time of their formation, including sensors for emission parameters of cracks installed around a monitored object and connected to recording equipment, characterized in that, in order to increase the reliability of determining the configuration of special DJtiHf sensors, they are made in the form of electromagnetic antennas placed in at least two mutually perpendicularIA

pIA709574

there are at least four planes in each plane.

2. The device according to claim 1, about tl and - that the sensors are made in the form of a segment of coaxial cable, the central core of which is recessed relative to the screen.