- •Глава 1. Анализ вопроса диагностики напряженно-деформированного состояния в массивах горных пород 7
- •Глава 2. Алгоритмы обработки сигналов электро-магнитного излучения горных пород 37
- •Глава 3. Экспериментальные исследование сигналов электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и диагностические критерии их разрушения 59
- •Глава 4. Исследования процесса разрушения горных пород на основе регистрации сигналов электромагнитного излучения в натурных условиях подземных горных выработок 84
- •Введение
- •Анализ вопроса диагностики напряженно-деформированного состояния в массивах горных пород
- •Динамические проявления горного давления в массивах горных пород как одна из опасных форм их разрушения
- •Модели разрушения горных пород и основные гипотезы возникновения электромагнитного излучения при разрушении горных пород
- •Методы и средства бесконтактной диагностики напряженно-деформированного состояния массивов горных пород
- •Анализ аппаратных решений для бесконтактного прогнозирования динамических проявлений горного давления
- •Комплекс шахтной автоматизированной аппаратуры «Ангел»
- •Регистратор электромагнитных и акустических сигналов рэмс-1
- •Линейка приборов рэми
- •Анализ систем синхронных измерений и регистрации геомеханической информации
- •1.5.1. Регистратор электромагнитных и акустических сигналов рэмс-1 в составе измерительного стенда
- •1.5.2. Стенд Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта
- •1.5.3. Система синхронной регистрации сигналов эми и механических параметров образцов игд со ран
- •Методы повышения точности аналого-цифровых преобразований
- •Цель и основные задачи исследований
- •Алгоритмы обработки сигналов электро-магнитного излучения горных пород
- •2.1. Модели сигналов электромагнитного излучения горных пород на разных этапах разрушения. Связь параметров сигналов электромагнитного излучения с параметрами разрушения
- •2.2. Обнаружение смены стадии разрушения горных пород на основе обнаружения изменения интенсивности потока импульсов электромагнитного излучения
- •2.2.1. Формулировка задачи обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.2.2. Синтез алгоритма обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.2.3. Пример реализации алгоритма обнаружения изменения свойств нестационарного пуассоновского потока импульсов
- •2.3. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с двумя и тремя уровнями квантования
- •2.3.1. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с двумя уровнями квантования
- •2.3.2. Оценивание энергетических параметров сигнала в системе с тремя уровнями квантования
- •2.4. Выводы
- •Экспериментальные исследование сигналов электромагнитного излучения при разрушении образцов горных пород и диагностические критерии их разрушения
- •3.1. Задачи проведения лабораторных экспериментов
- •3.2. Автоматизированный стенд для синхронной регистрации нагрузки, деформации и эми
- •3.3. Система измерения деформаций на основе датчика измерения перемещений
- •3.4. Датчики эми
- •3.5. Программное обеспечение «аси-м» автоматизированного лабораторного стенда для синхронной регистрации нагрузки, деформации и эми
- •3.6. Лабораторные эксперименты по синхронной регистрации сигналов электромагнитного излучения, нагрузки и деформации
- •3.7. Разработка диагностических критериев разрушения горных пород
- •3.7.1. Разработка способа диагностики разрушения участка массива горных пород
- •3.7.2. Способ прогноза разрушения массива горных пород
- •3.8. Выводы по главе
- •Исследования процесса разрушения горных пород на основе регистрации сигналов электромагнитного излучения в натурных условиях подземных горных выработок
- •4.1. Основные задачи при проведении экспериментальных исследований в натурных условиях подземных горных выработок
- •4.2. Общая характеристика Таштагольского железорудного месторождения
- •4.3. Экспериментальные исследования эми в условиях рудника «Таштагольский» с помощью аппаратуры рэми-2
- •4.3.1. Регистрация процесса разрушения в Орте № 4 горизонт –210м
- •4.3.2. Регистрация процесса разрушения в Ортах №№ 18, 19, 20 горизонт –350м
- •4.4. Регистрационно-диагностический комплекс рдк рэми-3
- •4.5. Экспериментальные исследования разрушения горных пород в натурных условиях подземных горных выработок Таштагольского месторождения с использованием рдк рэми-3
- •4.5.1. Предварительные испытания прибора рэми-3 в условиях Таштагольского месторождения при различных ориентациях антенн
- •4.6. Экспериментальные исследования по диагностике процесса разрушения участка массивов горных пород с помощью аппаратуры рэми-3 на Таштагольском руднике
- •4.7. Выводы
- •Заключение Список литературы
4.4. Регистрационно-диагностический комплекс рдк рэми-3
Регистрационно-диагностический комплекс РДК РЭМИ–3 состоит из портативного прибора «РЭМИ-3», предназначенного для регистрации сигналов ЭМИ в условиях рудников и шахт и имеющего интерфейс для связи с персональным компьютером, и программного обеспечения «ПО РЭМИ-3» для хранения, обработки и анализа экспериментальных данных, полученных с помощью РЭМИ-3, на персональном компьютере Рис. 4 .37.
а) б)
Рис. 4.37 Внешний вид а) прибора РЭМИ-3 и б) интерфейса программного обеспечения
Структурная схема прибора РЭМИ-3 приведена на Рис. 4 .38.
Рис. 4.38 Структурная схема прибора РЭМИ-3
Технические характеристики прибора РЭМИ-3:
Чувствительность антенны, при отношении сигнал/шум 40 дБ: 6 мВ/м
Выходное напряжение антенны, соответствующее напряженности электрического поля 6 мВ/м: 10мкВ
Рабочий диапазон частот антенны: 10Гц - 70кГц
Нелинейность частотной характеристики на частоте 1кГц≤ 1дБ
Разрядность АЦП: 10
Интервал усреднения показаний на индикаторе: 1с
Частота дискретизации регистратора: 200 Гц
Объем энергонезависимой памяти: 16ГБ
Тип компьютерного интерфейса: USB
Время непрерывной регистрации : 5,8час
Рабочий температурный диапазон: -5…+30°С
Масса с элементами питания (аккумуляторы): 300 г
Помимо отображения усредненного на интервале T = 1 c средневыпрямленного значения сигналов ЭМИ, РЭМИ-3 позволяет регистрировать и сохранять в энергонезависимой памяти результаты дискретизации сигнала, усредняемого на интервале 5 мс. Регистрация сигналов ЭМИ, осуществляющаяся непрерывно в течение ~ 4 часов, позволяет получить значительный объем информации, анализировать ситуацию на различных горизонтах и судить об изменениях интенсивности и уровня сигналов электромагнитного излучения в различных точках рудника, а также обеспечить возможность их детального спектрально-временного анализа.
Разработанное для РДК РЭМИ-3 программное обеспечение позволяет с помощью персонального компьютера производить считывание и визуализацию накопленных результатов регистрации. На рис. 4.6. представлен интерфейс программного обеспечения, позволяющего осуществлять копирование данных с устройства и их визуализацию на экране монитора Рис. 4 .39. При изуализации на выводимом на экран компьютера графике по оси абсцисс отложено время регистрации электромагнитного сигнала в мс, по оси ординат –значение регистрируемого напряжения в мВ.
Рис. 4.39 Интерфейс программного обеспечения
Структурная схема программного обеспечения РДК РЭМИ-3 представлена на Рис. 4 .40
Рис. 4.40 Структурная схема программ для системы сбора данных.
Программное обеспечение содержит следующие блоки:
настройка интерфейсной части – подпрограмма настройки интерфейса USB со стороны прибора и компьютера, при этом компьютер является хостом по отношению к прибору;
протокол обмена – подпрограмма обмена данными между прибором и компьютером и настройки прибора;
управление буфером обмена – подпрограмма управления буфером обмена на стороне прибора и компьютера является буфером типа FIFO;
управление памятью – подпрограмма управления памятью для хранения измеренных данных на стороне прибора;
управление сбором данных – подпрограмма, производящая обработку измерения и запись полученных данных в память прибора;
управление передачей данных в БД – подпрограмма передачи данных, полученных от прибора, в базу данных Microsoft Access.
Помимо отображения усредненного на интервале T=1 с. средневыпрямленного значения, РЭМИ-3 позволяет регистрировать и сохранять в энергонезависимой памяти результаты дискретизации сигнала, усредняемого на интервале 5мс.
