Алгоритмы и средства регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии для автоматизированной системы контроля горного давления

• Автор: Харитонов, Кирилл Олегович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. МЕТОД АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИСИИ В ЗАДАЧАХ ГЕОАКУСТИЧСКОГО КОНТРОЛЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ

1.1. Особенности использования явления акустической эмиссии для неразрушающего контроля

1.2 Сигналы АЭ и их параметры

1.3 Проблема обнаружения сигналов АЭ

1.4 Прогнозирование опасных проявлений горного давления

1.4.1 Механические свойства массива горных пород

1.4.2 Напряженное состояние массива горных пород

1.4.3 Опасные проявления горного давления

1.4.4 Метод геоакустического исследования горных ударов

1.4.5 Аппаратура геоакустического мониторинга

Выводы по главе
2. АНАЛИЗ ИНФОРМАТИВНОСТИ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИСИИ
2.1. Схема измерения и ее влияние на параметры сигналов АЭ
2.2 Изменение параметров исходного импульса АЭ при распространении в горной породе
2.2.1. Затухание амплитуды волн вследствие поглощения
2.2.2. Измерение поглощения
2.2.3. Относительная роль поглощения и сферического расхождения волн
2.3. Оценка информативности параметров сигналов АЭ
2.4. Разработка решающего правила для отбраковки импульсов
периодических помех
2.5. Исследование помехоустойчивости алгоритма классификации....67 Выводы по главе
3. ОБНАРУЖЕНИЕ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ
3.1. Энергетический приемник
3.2. Решающее правило энергетического приемника
3.3. Вероятностные характеристики энергетического приемника
3.4. Исследование энергетического приемника
3.6. Обнаружение в скользящем временном окне
3.7. Автоматическая настройка порога обнаружения
3.8. Корректировка времени обнаружения импульса АЭ
3.9. Оценка влияния шумов на определение момента прихода акустического импульса фазовым способом
3.10. Обнаружение импульсов АЭ на фоне периодической помехи
Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО ПРИЕМНИКА ДЛЯ СИСТЕМЫ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
4.1 Система геомеханического мониторинга массива горных пород «Прогноз-АОБ»
4.2 Цифровой приемник акустических импульсов
4.2.1 Структурная схема цифрового приемника
4.2.2 Приемный преобразователь (геофон)
4.2.3 Градуировка и поверка приемного преобразователя
4.2.4 Блок цифровой обработки АЭ-сигналов
4.2.5. Аналогово-цифровое преобразование акустического сигнала
4.2.6. Алгоритм программно-аппаратной работы цифрового приемника124
4.2.7. Формат представления фиксируемых сигналограмм
4.2.7. Формат макропараметров акустических импульсов
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Результаты исследования погрешности корректировки времени обнаружения импульса АЭ для различных соотношений параметра
сигнал/шум
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Первичный преобразователь
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты о внедрении
объем случайной выборки из бесконечной генеральной совокупности обеспечивает допустимую ошибку в 7% с доверительным интервалом в 95% [87, 89, 111]. С учетом большой трудоемкости регистрации сигналов АЭ на начальном этапе исследования, полученную допустимую ошибку выборки можно считать приемлемой.
На основе анализа формы положительной огибающей сигналограмм, было выделено 3 типа наиболее характерных импульсов АЭ:
• классический импульс АЭ (рис. 2.4,я);
• импульс АЭ с пологим фронтом (рис. 2.4,6);
• раздвоенный импульс АЭ (рис. 2.4,в).
Классический импульс (рис. 2.4,я) от единичного акта дискретной деформации представляет собой сигнал взрывного (импульсного) типа, обладающий крутым передним фронтом и медленным затуханием. Это объясняется тем, что скорость смещения берегов трещины максимальна при хрупком разрушении горной породы. И в то же время скорость смещения берегов трещины определяет крутизну фронта излучаемой волны [4, 37, 57, 68].
Помимо «классических» импульсов АЭ было зарегистрировано значительное количество импульсов двух других типов, затрудняющих компьютерную обработку, в особенности, выделение момента прихода импульса. Сигна-лограммы импульсов АЭ с пологим фронтом (рис. 2.4,6) формируются в процессе распространения, когда за счет механизмов, описанных в гл. 2.2, происходит изменение интенсивности и частотной составляющей импульса. Формирование раздвоенных импульсов АЭ (рис. 2.4,в) происходит при регистрации импульса от удаленного от приемного преобразователя источника АЭ. Подобная форма импульса складывается за счет различных скоростей распространения для продольной и поперечной волн [37, 57].