Акустико-эмиссионные методы локации и измерения энергии источников разрушения в массивах горных пород тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

россиЛскач академия наук Дальневосточное отделение

На права* рукописи

Болотин Юрий Исанояич

УДК 534.2:534.6:622

Акустаю-гмиссконгш мзтодл локации и измерзнит

ЭНЕРГИИ ■ ИСТОЧНИКОВ РАЗРЯЕНИЛ В'МАССИВАХ 1ШНХ ПОРОД

Специальность: 01.01.Со. Акустика

Автореферат диссертации на соискание учено> степени доктора бизико-математическиг наук

Владивосток

Работа выполнена в научно-производственном объединении "дальстандарт" (г. Хабаровск).

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Коневский И.Н. Доктор физико-математических наук Бондаренко А.Н. Доктор физико-математических наук Касаткин Б.А.

Ведущее предприятие: ИТИГ ДВО РАН

11 >t »tu

Защита состоится__._- 1993 г. в

час. на заседании специализированного Совета 002.06.04 в Тихоокеанском океанологическом институте (690041, г. Владивосток, ул. Балтийская, д. 43).

Телефон дня справок: 31-25-87.

n ff

Автореферат разослан__ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат физико-математических наук

Н.В.Суиилов

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В процессе эксплуатации крупных промышленных объектов - рудников и шахт на больших глубинах, открытых сарьеров, тел плотин и мест их сопряжения с массивом горных юрод (МГП), тоннелей, подземных хранилищ сырья и захоронений :имических и ядерных отходов, геотермальных источников, возни-:ают аварии в виде внезапного появления недопустимых деформаций, гастичных или общих разрушений. В связи с этим, повышенный нтерес вызывают дистанционные методы, в частности, акустически, позволяющие обнаружить зоны концентрации напряжений и ценить дефекты структуры объекта в процессе их зарождения.

К настоящему времени достаточно развиты активные и пассивна методы ультразвуковой акусто-эмиссионной дефектоскопии онструкционных материалов и изделий небольших размеров. В 50-е оды начато интенсивное развитие пассивных акустических методов егистрации процессов разрушения отдельных участков МГП в зонах порного давления, примыкаюярлс к горным выработкам. Анализ оказал, что акустические методы в звуковом диапазоне частот бладают другими существенными преимуществами, к числу которых гносятся высокая дистанционность и низкий порог чувствительности развивающимся дефектам. Связь параметров сигналов с динамикой эфектов позволяет регистрировать время, место возникновения энергия источников, непрерывно контролировать процессы разру-экия структуры и состояние объектов, определяющих их прочность надежность. Реализация преимуществ акустических методов в эактике контроля МГП позволила бы достичь существенного технико-сокомического эффекта за счет своевременного проведения меро-эиятий по разгрузке опасных зон, что и обусловило широкое 1звитие исследований в стране и за рубежом. Однако, уже началь-1е результаты выявили серьезные недостатки акустических методов, зязанных с низкой помехозащищенностью, сложностью структуры (лезного сигнала, трудностью интерпретации данных, что снижает »стоверность контроля. Кроме этого отсутствуют метрологические ¡новы акустических измерений в твердых средах, чго вызывает удносги интерпретации результатов и оценки состояния объекта >нтродя по параметрам акустических сигналов. В связи с этим, 'ала актуальной цроблема разработки и развития акустических тодов локации и измерения энергии разрушений в МГП и кетроло-ческого обеспечения этих измерений, которые позволили бы

правильно интерпретировать регистрируемые данные, повысить достоверность оценки результатов контроля.

Различные аспекты этой проблемы применительно к анализу дефектов структуры типа дислокаций, пластических деформаций и трещин в конструкционных материалах с помощью акустической эмиссии (АЭ) разрабатывались автором в НПО "Дальстандарт" с 1970 по 1982 годы и в последующие годы применительно к контролю дефектов типа трещин нормального отрыва в МГП. Работа проводилась в рамках тематического плана НИОКР б соответствии с директивными документами (Постановлениями Правительства, ГКНГ и Госплана, Решениями Комиссии СМ, Экспертными Советами Минчер-мета, Минцветмета). В докладе обобщены основные научные результаты этих работ, полученные с 1972 г. по настоящее время.

' Цель и основные задачи исследований. На основе акустических измерений и математической обработки информации теоретически обосновать, экспериментально проверить, технически реализовать и практически внедрить на удароопасных месторождениях полезных ископаемых методы и средства локации и измерения энергии источников разрушения. Достижение цели потребовало решения комплексной научной проблемы: установление взаимосвязей между параметрами акустических сигналов и физическими процессами зрещинообразова-ния, обоснование и разработка принципов построения средств локации и измерения энергии источников, системы метрологического обеспечения измерений, методик цроведения измерений и анализа результатов для контроля динамических явлений в МГП.

Анализ'путей решения проблемы и практического применения результатов позволил сформулировать следующие задачи исследований:

1. Установить информативность акустических сигналов от развивающихся трещин, механизмы их генерации, выявить возможность распознавания этих сигналов от других источников.

2. Разработать методы расчета и создать средства приема акустических сигналов в массиве, а также - искусственного излучения, дня имитации сигналов от трещин при контроле аппаратуры.

3. На основе достоверных измерений разработать методы расчета местоположения и энергии источников сигналов, обеспечивающих потребную для црактики точность.

4. Создать методы и средства цроверки результатов акустических измерений на всех стадиях отработки и введения аппаратуры в эксплуатацию.

5. Разработать и внедрить аппаратуру, методики организации проведения измерений и интерпретации результатов микросейсмического контроля динамических проявлений горного давления.

Методы исследований. При теоретических исследованиях использовались методы, развитые в механике сплошных сред (теории упругости, механике разрушения, акустике и электроакустике). В экспериментах применялись измерения акустических величин с помощью пьезоэлектрических преобразователей (НЭП), акселерометров, микрофонов, гидрофонов и лазерных интерферометров. В качестве арбитражных использовались методы электрометрии (емкостные, фотоэлектронные, тензорезисторные, разности электрических потенциалов), металлографии. При введении аппаратуры в эксплуатацию применялись геодезические (маркшейдерские) измерения координат преобразователей, в пространстве горного массива.

Научная новизна. В результате исследований установлены неизвестные ранее взаимосвязи параметров трещинообразования и параметров акустических сигналов, введена новая физическая константа для оценки электроакустических свойств твердого тела, развита обобщенная теория расчета приемников и излучателей на основе пространственной теории цилиндрических ПЭГТ, разработана теория локации и измерения энергии источников разрушения в структурно-неоднородных средах, созданы основы метрологического обеспечения и методики организации и проведения акустических измерений в массивах горных пород, получены новые практические результаты и их интерпретация на основе непрерывных наблюдений в реальных условиях эксплуатации аппаратуры и систем. Основные результаты, выносимые на защиту:

- модели источников АЗ при упруго-пластических [33, 53.] , пластических [I, 2, 10, II, 21, 52] деформациях материалов и развитии трещин нормального отрыва [12, 13, 14, 21, 25, 27) ;

- способы определения по АЭ - данным пределов упругости \1, 2.1, текучести [ 10, II, 26 .] , параметров трещинообразования I 14, 22, 23, 25, 32, 44, 45, 51.] , вязкости разрушения [14, 28, 29, 34 ] ,' коэффициента связи электроакустического излучения трещин нормального отрыва [ 18 ] ;

- приближенная модель расчета сейсмометров, акселерометров и геофонов в виде систем с распределенными параметрами [б, 15 1 ;

- пространственная теория цилиндрических ПЭП[б, 15, 35, 36 "];

- теория и алгоритмы, реализованные программными средствами, расчета местоположения, энергии источников разрушения в ШЛ1

[3, 5, 6, 9, 17, 37, 47] и ошибок измерений 20, 36, 41, 42 ;

теоретическое обоснование [7, 431 и практическая реализация [24, 30] методик и средств метрологического обеспечения акустических измерений в твердом теле в диапазоне частот 0,2 20,0 нГ|

- принципы построения универсальных и специализированных рабочих АЭ-приборов [II, 31, 33, 40] , станций и систем акустического контроля в ШП [3, 3, 5, 9, 19, 39] ;

- методики организации, проведения акустических измерений [3, 4, 16, 17] и применения результатов локации и измерения энергии источников Г 3, 4, 16] для контроля горного давления.

Практическая ценность и реализация результатов. Установленная теоретически и экспериментально информативность сигналов, предложенные алгоритмы, программы, методические цриемы и технические средства обеспечения достоверности оценок параметров источников акустических колебаний явились научной основой при создании ряда АЭ-приборов, микросейсмических станций и систем акустического контроля в условиях производства. Разработаны и внедрены в практику контроля методики и аппаратура для определения характеристик прочности материалов, оценки дефектов типа трещин при испытаниях и изготовлении изделий, контроля процессов трещинообраэования в зонах опорного давления и внутри массивов горных пород. Разработаны электрогидродинамические (ЭГД) и пьезоэлектрические имитаторы-излучатели акустических колебаний, которые использованы при определении характеристик акустических трактов (активный режим) и точности локации и измерения энергии, аттестации систем контроля на объекте. Разработан комплекс дополнительных методик и приборов для поэлементной проверки ПЭЯ, кабельных коммуникаций, измерителей временных интервалов и амплитуд принимаемых сигналов, а также проверки точности реализации алгоритмов и программ.

Методики и аппаратура АЭ-конгроля (ИЫ-1, АРЫТ, АРКС) внедрены на II предприятиях и организациях различных отраслей и в 5 академических НИИ. Приборы и системы микросейсмического контроля внедрены на Тадггагольскоы 'железнорудном иесторокдении (б станций типа "Прогноз-5", 5 приборов типа "Ритм-!"), руднике "Таймырский" Талнахского медно-шкелевого месторождения (станция "Прогноз-5" и комплекс "Горизонт-6"). Введена в эксплуатацию модернизированная станция "Прогноз-бИ" на Хинганскоы оловорудном месторождении дальнего Востока..

Экономический эффект от внедрения систем достигается за счет своевременного обнаружения, определения местоположения и проведения мероприятий по разгрузке очагов концентрации напряжений и разрушений путем снижения простоев и ликвидации последствий аварийных ситуаций.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение на 9 Всесоюзных и 5 Республиканских научно-технических конференциях, семинарах, совещаниях, УП Международном Конгрессе по маркшейдерскому делу, 5 экспертных советах, 3 Координационных совещаниях по горным ударам Минчер-мета и Минцветмета. По результатам опубликовано 70 статей, получено 15 авторских свидетельств.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. Состояние разработки метода акустической эмиссии (АЭ)

Исторический обзор систематических исследований АЭ, приоритет в которых принадлежит академику А.Ф.Иоффе, приведен в работах [ I"] и[2]. Успехи в пьезоэлектронике и вычислительной технике последних лет резко стимулировали разработку и внедрение метода в дефектоскопии процессов, материалов и изделий. Основные результаты отражены в работах и монографиях В.11.Кинкеля, Ю.Б.Дробота, В.И. Иванова, 0.В.Гусева, В.М.Баранова, А.Г.Т^ипалина, В.Н.Подуваева, А.Е.Андрейкива, Г.Б.Муравина. В горном деле первые исследования деформационных шумов для прогноза внезапных выбросов угля и газа в шахтах и динамических явлений на рудниках начаты по инициативе академиков А.А.Скочинского и Г.А.Гаыбурцева и проводились в ИФЗ АН СССР Ю.В.Ризниченко, С.Д.Виноградовым и в ИГд им. А.А.Скочинского - М.С.Анцыферовым. Проблемы геоакустики успешно развивались школой академика В.В.Ржевского и широко представлены в работах и монографиях В.С.Ямщикова и его сотрудников. На основе термоактива-ционной теории прочности академика С.Н.Журкова, создана в ЖГИ РАН В.С.Куксенко концентрационная теория разрушения. В его работах с В.Н.Савельевым, Д.И.Фроловым, В.А.Мансуровым с помощью метода АЭ созданы принципы прогноза разрушений разных масштабов. Особенности контроля массивов с блочной структурой разработаны в ИГд СО РАН академиком М.В.Курленей и Б.М.Сбоевым, А.В.Леонтьевым. Практические методики и рекомендации для рудникоз и шахт по применении метода АЭ разработаны во ВНЖИ под руководством И.'Д.Пэту-хоза сотруррклаш В.А.Смирновым - по результатам сейсмологических

наблюдений и В.¡.'.Проскуряковым - по высокочастотным измерениям параметров АЭ.

Однако, внедрение методик прогноза динамических явлений на глубоких рудниках и шахтах с помощью АЭ сдерживается отсутствием надежной аппаратуры для локации и измерения энергии источников разрушений, научные основы и методические принципы создания которой обобщены и развиты в настоящей работе, а методы и средства проверены в производственных условиях путем многолетней эксплуатации службами прогноза рудников.

2. Обоснование задач работы и путей их решения

Для этой цели составлена и проанализирована обобщенная схема преобразования и обработки сигналов в процессе АЭ контроля объекта. Интерес представляют наиболее опасные дефекты, приводящие к частичному или полному нарушению сплошности - трещины нормального отрыва. Поэтому требуется установить информативность составляющих сигнала АЭ, а также возможность их надежного выделения на фоне сигналов другой физической природы. Вклад в снижение достоверности результатов вносят сильные искажения полезного сигнала в акустическом тракте, вариации влияющих факторов в линиях связи, методические ошибки измерений. Необходимо разработать меры по снижению их воздействия на результаты измерений. Повышению достоверности и воспроизводимости данных локации и оценки энергии источника посвящена основная часть работы. Сюда входят: выбор параметров сигналов, подверженных минимальным искажениям, разработка средств приема, амплитудной, частичной и пространственной селекции, методов и средств проверки точности обработки и передачи информации, принципов установки измерительной антенны в цространстве горного массива, приемников антенны, совершенствование аналитических методов расчета координат источника с минимальными алгоритмическими погрешностями. На этой основе разработаны цринципы построения аппаратуры, включающей средства активного црозвучивания массива сигналами, имитирующими сигналы от трещин.

В связи с поставленными задачами 1федварительно проведены исследования основных механизмов генерации АЭ при микро- и ыакро-пластических деформациям и трёщинообразованки. Для математического численного и аналитического анализа сигналов принята модель внезапно образующейся трещины, как излучателя колебаний и экспериментальные средства наблюдений. Особенности конструкции и способы размещения преобразователей в горных вьгсаботках вызвали необходимость разработки приближенных и точных методов их расчета на основе пространственной теории упругости и электроакустики.

В основу построения мер для градуировки приемников положена теория акустического шдобия для сред с затуханием. Теория локации основана на приложениях уравнения Винера-Хопфа, а энергии - на базе измерений параметров сигнала и обработки методом наименьших квадратов.

3. Физические модели источников акустического излучения в твердых сгедах

ЭЛ. Экспериментальные исследования АЭ при разрушении

Нарушение отдельных межатомных связей под воздействием нагрузки порождает возмущение кристаллической решетки в виде упругих колебаний. Для практических целей представляет интерес выявление параметров этих колебаний в твердых средах с более сложной структурой, вызванной движением дислокаций, микро- и макротрещин. В соответствии с концентрационной теорией, развитой в ЛФТИ РАН, существуют определенные закономерности между процессами разрушения на различных стадиях. В связи с трудностями идентификации процессов разрушения в МГЦ, представляет интерес рассмотрение некоторых механизмов подготовки разрушений на образцах. С другой стороны, эти исследования необходимы для оценки информативности отдельных составляющих сигналов АЭ, а также возможности их выявления и подавления. В первом случае - для практической реализации в приложениях, а во-втором, рассматривать как АЭ помехи.

3.1.1. АЭ при микропластических деформациях

Исследования проводились на установке [ 30] , а для регистрации АЭ разработан [33] прибор ИМ-1 (измеритель мощности АЭ), построенный на принципе модуляции сигнала на низкой частоте. Результаты исследований показали [ 34] , что выходная мощность акустического излучения коррелирует с разбросом значений секущего модуля в пределах (1,85-2,54)-10^ кГс/мм . Кривая деформирования подчиняется закону параболического упрочнения. На начальной стадии (сг= 10,1т 4-13,2 кГс/мм^ и £ = 0,014^0,02^) происходит интенсивное движение дислокаций и суммарная мощность АЭ возрастает от б до 60 раз для разных образцов, а в последующем - в 1,1-1,4 раза. Для практических приложений разработан [53] способ контроля на идентичность по физико-механическим свойствам, предназначенный , в основном, для выбора материалов упругих элементов измерительных приборов и контроля их размерной стабильности.

3.1.2. Акустическая эмиссия при пластических деформациях

Экспериментально изучены особенности АЭ при пластической

деформации различных материалов £ I, 2] . Испытания образцов проводилось на серийных испытательных машинах и специализированных

- ¿и -

установках I 10 ] с мжимальккм уроькем собственных думев. С помощью разработанной II] аппаратуры измерялись параметры лечи ело и импульсов, скорость счета, амплитудные и спек трал ьньге характеристики. Эксперименты на ряде материалов показали устойчивую связь АЭ с образованном лиш:й скольжения [2 ] . В соответствии со статистической теорией прочности плотность распределения пределов текучести отдельных зерен пропорциональна величине деформации, т.е. д<Г = -(с»ь )£ . Б предположении, что число К сигналов АЭ сопровоздается переходом каждого зерна в пластическое состояние, можно активность АЗ определить по уравнению:

х - } . (3.1)

где и - параметр, характеризующий среднюю скорость деформации« зерна, Ег - модуль упругости, - скорость пластической деформации. Зтот вывод соответствует микродинашческой теории пластичности.

Значение второй производной максимально на площадке текучести и, кроме того, в этой зоне резко увеличивается . Если кривую 6. аппроксимировать набором линейных участков, то цри деформировании с постоянной скоростью нагрузкения (сг = соиь-0 = = <5~/б. . При постоянной скорости перемещения (ио=соп$0 получим Г 21"] : -

е = и0/ср0в Ц- (3.2)

где , - длина и площадь сечения образца, с - жесткость нагружающего устройства, К - некоторая постоянная, В - модуль

упрочнения. В обоих видах нагружения при происходит возрас-4 *

тание Б • Из (3.2) видно также, что на величину £ значительное влияние оказывает податливость нагружения (1/с). От величины и скорости подведения энергии, занесенной нагружающим устройством, зависит характер проявления АЭ на отдельных участках 1фивой с-е .

На основе зависимости (3.2) разработан [ 52] способ регулирования скорости деформаций по выходу И . Условие "ЪМ /Э£ =0 легло в основу методики определения физического или условного цределов текучести (сз^. , ст^ а ).

3.1.3. АЭ при образовании и развитии трещин

Необходимость исследования АЭ при трещинообразовании вызывается их особой опасностью для прочности объектов, работающих под большими нагрузками. Установление взаимосвязи между параметрами АЭ и параметрами развивающихся трещин проводилось [^14 ] на установке с яесткой силовой схемой. Экспериментально установлена

2висимость длины скачка от амплитуды АЭ. Из рассмотрения нине-

гаеской энергии движущейся трещины в нашей работе получено, сле-

дэщее уравнение связи амплитуды А ( ^ ) от параметров разрушения:

» -»/а

АС-^) = О.К,сАе. ; (3.3)

це о. - постоянная, К.,с - 1фитическое значение коэффициента нтенсивности напряжений в вершине трещины, -

лина и скорость скачка трещины.

После интегрирования (3.3) в пределах времени А-Ь ОДНОГО качка и суммирования и - скачков, зависимость (3.3) прирбре-ает вид: Д1

х де: ^^(¡А-ччнО

- * _

(3.4)

де С - постоянная.

Обработка опытных данных показала, что зависимость (3.4) [равильно отражает физические закономерности скачкообразного >азвития трещин (отклонение результатов составляет 7-30%). гравнение мояет быть распространено на большие объемы разрушения, ¡ели положить, что разрыв сплошности осуществляется в двух {вправлениях, то получим, что сумма площадей разрывов пропорцио-1альна сумме энергий отдельных разрывов, возведенная в степень I/3. Этот же результат следует из статистического анализа зако-адмерностей землетрясений, полученных в И53 РАН.

Возможности вьщеления сигналов АЭ от скачков трещин практически реализована [34] для определения вязкости разрушения (критического значения коэффициента интенсивности напряжений К.,с ). для этих целей разработан прибор типа АРЫТ (двухканаль-ный амплитудный анализатор импульсов), позволяющий по параметрам АЭ выявлять момент первого нестабильного продвижения трещины и фиксировать нагрузку. Установлено, что применение этой методики повышает точность измерений на 3,5^11^ по сравнению со стандартной методикой и значительно снижает трудоемкость измерений.

Метод регистрации АЗ при трецинообразованик использовался также для контроля качества сварки при остывании шва 1.22, 23, 50] .

3.1.4. Исследование акустических сигналов а массивах горных пород

для предварительного изучения уровня и характера сигналов АЗ в МГП разработан [40] регистратор микросейсмической активности,

представляющий собой одкоеходовкй трехуровневый дифференциальный анализатор амплитуд сигналов АЗ. Исследования проводились на участке массива, на котором велись интенсивные технологические работы. Эксперименты показали ¡_3] , что на частотах ниже 1-2 кГц сигналы от трещины маскируются помехами, создаваемыми работой технологического оборудования. Наиболее мешающее воздействие оказывают буровые работы, спектр помех которого перекрывает спектр полезных сигналов до частот 5 г 8 кГц. С помощью частотной селекции помехи от бурового оборудования, работающего на расстояниях более 20 м от приемника, не регистрируются на частотах выше 6-10 кГц. Акустические помехи от других источников (движение транспорта, работа рудовыпускного оборудования и др.) практически полностью подавляются на частотах выше 5 кГц. В периоды технологических пауз результаты измерений позволили установить, что акустические сигналы от тресщн имеют импульсный осциллирующий характер с достаточно крутым передним фронтом и максимумом спектральной плотности в полосе 1,0 5,0 кГц. динамический диапазон при образовании трещин составляет 55 90 дБ. Распределение амплитуд - экспоненциальное, подавляющее число сигналов имеет низкие уровни энергии, что свидетельствует о непрерывном процессе микроразрушени й. После технологических взрывов количество импульсов АЭ резко возрастает, а затем вследствии релаксации напряжений уменьшается. Детальное изучение реальных акустических сигналов в МГП проводилось на установке 14"! , обеспечивающей запись, последующую цифровую обработку сигналов и анализ спектров параллельным спектроанализатороы типа АС-100 разработки НПО "Дальстандарт".

3.2. Модель трещины нормального отрыва, как излучателя акустических сигналов

3.2.1. Механизмы образования трещин нормального отрыва в МГП. Проведенные экспериментальные исследования трещинообразования в МГП позволили I 31 сделать вывод о разнообразии типов источников, формирующихся в условиях высокого уровня напряжений всестороннего сжатия в среде со сложной структурой строения. Невозможность оценки реальных физических процессов образования источника акустических сигналов вызывают необходимость идеализации представлений о механизмах их возникновения и развития. Опыт систематических наблюдений, анализ последствий горных ударов и интуитивные представления позволяют сформулировать следующие модели

образования трепан нормального отрыва, как основного источника акустического излучения при разрушениях: I- Разрывы сплошности у препятствий вдоль плоскостей скольяения или сдвиговых трещин (обусловлены деформациями растяжения, которые значительно меньше сдвиговых); 2. Отрывы частей породы.в местах зацеплений, препятствующих относительному перемещению сжатых блоков; 3. Расколы включений между блоками и элементов заполнения в тектонических разломах; 4. Разрывы сплошности из-за разности предельно допустимых деформаций смежных разномодульных пород; 5. Отрывы приповерхностных частей породы в местах ослаблений в условиях сближения зоны максимума опорного давления к обнажениям горных выработок.

3.2.2. Теория колебаний ггри образовании и развитии трещин нормального отрыва. В пространстве объемных сил трещины возникают, когда предельные растягивающие напряжения действуют в одном направлении, а по двум другим - сжимающие напряжения разной величины. Ввиду сложности пространственного теоретического анализа образования и развития трещин произвольной конфигурации используются модельные представления. Рассмотрена Г121 плоская динамическая задача теории упругости, определяющая поля перемещений в форме уравнений Ламе при мгновенном разрыве сплошности среды в плоскости растягивающих напряжений. Краевые условия и критерии разрушения имеют вид:

Д:и,ч,о\^и;(х1у|о^о б;(0,4,+ )=;

--г^С^М-сОчи-*1), 11(0,1^-1,^0 у, (3.5)

-<г*,к1С Дтте.Уд Лг„гг*5 /с

где Е , ^ , ^ -.модуль упругости, плотность и коэффициент Пуассона; «г , т - напряжения; ст* , гт* - критические значения напряжений и энергии ( , - коэффициент интенсивности напряжений и относительная энергия формоизменения), IШ -текущая длина трещины.

Для решения применялась конечноразностная схема с шагом по координате 9 и времени т =« Б /кс, (к, - целое число,

с, - скорость продопьных волн). После мгновенного раскрытия трещины длиной , анализировались поля напряжений и перемещений при выполнении щзитериев - и "ч « , после чего на следующем временном слое решалась задача для новой длины разрыва ? ( * ) « .

у

Анализ численного решения показал, что на начальном участке происходит неравномерное развитие трещины, а затем ее скорость достигает постоянного значения V в 0,377 с:, по силовому и

V а сг - по энергетическому критериям. Напряжения в вершине трещины уменьшаются, а энергия формоизменения увеличивается. Рас-читанные поля перемещений позволили установить, что трещина является источником с основным возмущением в направлении нормальном поверхности разрыва, динамическая форма колебаний имеет передний фронт с крутизной £ =» <у / £ с, , скоростью раскрытия трещины , величиной раскрытия ^ =» «у*-о /и формой

раскрытия, близкой к эллиптической. Экспериментальная проверка временных форм колебаний с помощью лазерного интерферометра показала удовлетворительное совпадение результатов. В работе [13] рассмотрена аналитическая модель трещины как излучателя акустических колебаний. Поверхность раскрывающейся трещины.рассматривается на основании принципа суперпозиции как система распределенных источников ио при выполнении условий:

I ' «/г.

(з.б)

Для произвольной точки среды с координатами ( Vх ,^ ) введена интегральная форма представления смещений, с помощью которой после преобразований и упрощений получен спектр возмущений в виде:

йСлЬЧс^/^лс.^с^ОК«^)-, (3.7)

Упрощения в разложении при ^ =» 0 определяют время раскрытия X а Со./с^ и величину раскрытия- ^ . Нули спектра:? (сС1 ) =»

СчтЧ о /И /Стг^с. /Ь) имеют место на частотах ( V; » I, 2...) и определяют размер скачка трещины между соседними нулями. Полученные соотношения положены в основу способов определения величины трещины по АЭ-данным [ 44, 45 ] .

Множитель С* » ^ (^гС^г^^/Х /ЪгС-п^^Л )

отражает направленный характер излучения, а также определяет нули спектра при к» ,/5. Первый максимум к =» I спектра О. соответствует /-¿V , тогда для

дальней зоны трещины-излучателя получено выражение = ^ О'/¿^ Экспериментальная проверка основных зависимостей проводилась на установке ^491 и показала удовлетворительное соответствие. Отличие вычисленных и измеренных временных форм колебаний фиксированной точки образца составляет до 20%.

3.2.3. Связь акустического и электромагнитного излучений гри возникновении трещин нормального отрыва. Большинство горных юрод представляет собой гетерогенные структуры, содержаще ¡ключения минералов с ионным типом связей. При деформации болыци-и нагрузками имеет место прямой пьезоэффект горных пород, а при юпутствутацем процессе трещинообразования разделение электричес-:их зарядов по берегам трещины. При этом, образование и развитие рещин сопровождается возникновением АЭ и электромагнитного злучения (ЭМИ). Рассмотрено соотношение этих энергий, которое азвано коэффициентом электроакустического излучения в виде [18] :

^д ) КгСМ/2^ (3.8)

де ^ - коэффициент Пуассона; - поверхностная

лотность электрических зарядов; - щштическое напряжение азвитию трещин; - диэлектрическая проницаемость среды в олости трещины, V* = 0,38с - скорость скачка трещины.

Структура коэффициента связи соответствует физическому мыслу и математической форме коэффициента электромеханической вязи в пьезоэлектроакустике. Разработана Г18] методика змерений -^д путем испытаний надрезанных образцов горных пород цля измерения ец, =» /("сгО.) ' по п. 3.1.3) с одновременным змерением *ЬС по выходу ЭМИ. Коэффициент является констан-эй пьезоактивных горных пород, поэтому его измерение позволит гсассифицировать руды по степени эффективности ЭЫИ и использовать вление совместного излучения для целей локации и измерения 1ергии источника разрушения.

3.3. Модель распространения акустических колебаний в ИГЛ При прохождении в реальной среде происходит искажение спектра 1гнала от источника в акустическом тракте и далее, в усилительном, гредащем и регистрирующем трактах, то есть [13] :

I

- ЯСсо\ Ц.(л) . (з.9)

1е () - спектр на выходе аппаратуры; 5 (<*> ) - спектр сочника; и, (со ), ) - передаточные функции объекта и

таратуры. Для определения действительного значения 5 ('«> ) ¡обходимо знать ), так как Ъ1 («■<> ) и Нг(<о ) известны.

1нако, в реальных условиях функция Н, (^ ) является неопреде-¡нной из-за сложности структуры ЫГП и ее изменения в процессе юизводсгва горных работ. Для конкретного анализа с практической

реализацией результатов принята известная модель распространения сигнала от точечного источника (£.«!*■ ), предлагаемая {. 3, 17] в форме: п

= к^сг; -гс) ^ур^'-^з (vii.ro>] , с; --{... v.) (ЗЛО)

где - параметр (амплитуда, интенсивность, энергия, мощность) принятого акустического сигнала; г0 - радиус "референц-сферы" или размер дальней зоны источника; - параметр, характеризующий свойства источника и среды; , г1л - коэффициенты расхождения и затухания колебаний в среде; п - число приемников.

В пассивном режиме измерений для вычисления параметров г, , К-, , V-»¡^ , требуется избыточное число точек приема и предварительное определение местоположения источника, а в активном -дополнительно измеряются скорости распространения колебаний и добротность массива.

4. Преобразователи для локации и измерения энергии источников АЭ в МГП

4.1. Основные требования. Достоверность акустических измерений решающим образом зависит от характеристик пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) и качества их установки на объекте. Выявлена [ 7 ] возможность применения ПЭП следующих типов: накладные (свободная установка на обнажениях горных выработок и скважинах); частично закладные (с решением к выработкам или в скважинах через закладную деталь); полностью закладные; погружные (в скважинах, заполненных водой). На основе исследований в шахтных условиях сформулированы [ 3"] следующие требования к цриемныы ПЭП: а) широкополоеть 0,02 х 10 кГц и чувствительность не менее 200 мВ/д. для обнаружения зарождающихся трещин на расстояниях до 100 м, б) ненаправленность, в) высокая механическая прочность к ударным воздействиям при массовых взрывах, г) надежность, стабильность и воспроизводимость акустического 'контакта с массивом, д) технологичность установки и демонтажа. Излучатели для активного контроля МГП и аттестации пассивных ПЭП и систем локации должны обеспечивать: а) соответствие спектра излучения спектральному составу трещинообразования, б) достаточную мощность (2 4 .10 Дж) на частотах 3 5 кГц для прозвучивания массива на расстояния до 300 м, в) автоматический режим работы.

•4.2. Приближенные методы расчета ПЭП. Анализ показал £б, , что геофоны звукового частотного диапазона рассчитываются как колебательные системы с сосредоточенными параметрами", однако, для повышения точности, активный элемент необходимо рассматривать, как структуру с распределенными параметрами и в случае, если его размеры соизмеримы и меньше длины волны. Для инженерных расчетов рассмотрена [ б ]работа ПЭП в виде пластины неограниченных размеров, возбуждаемой гармоническими колебаниями. Нагрузки на торцах = =« 1;2) учитываются через коэффициенты fe-к = /:ггК =~ i: /

/со - сС> /<-Оск ), как отношение импедансов нагрузок к характеристическим импедансам, где «= /тг ( с■>парциальные резонансы элементов нагрузок). Если один из торцев крепится к ЫГ11, то учитывается присоединенная масса и жесткость породы через установочный резонанс = 2 (I - у)^) , где а -радиус элемента крепления, и \>к - скорость звука и коэффициент Пуассона.

4.2.1. Режим излучения. Получено С б ] решение одномерного волнового уравнения совместно с уравнениями пьезоэффекта и электростатики в виде коэффициентов преобразования по давлению и энергии. Анализ решений позволил установить максимальную отдачу энергии излучателя на резонансе нагрузок ( ?ч «= kj =» - kg);

Пч - И2 VLr/^u, < (4.1)

где l{VKfL>i * к 9а - I2 ) (Viкоэффициент передачи по давлению;

^ - коэффициент трансформации, t = ^0 , где - отношение характеристических импедансов нагрузки и активного элемента),

KVl- коэффициент, передачи по напряжению, - внутреннее сопротивление генератора. Даны рекомендации по подбору элементов нагрузок и расчету коэффициентов преобразования по энергии ( Пи ) в радиальном направлении плоско-полириэованныы активным элементом.

4.2.2. Режим приема. Рассмотрена обобщенная задача внутренних переотражений волн в активном элементе и элементах нагрузок различных типов ПЭП (по п. 4.1) и вычислены значения падающего на торцы звукового давления6"^« = ( М - звуковое давление в среде,

- коэффициенты). В результате определены коэффициенты передачи по энергии ( ) в виде:

Ппрг iinZf2viiU<VM, (4.2)

где V<0^- чувствительность ПЭП, - проводимость электрической нагрузки. Проведена оценка чувствительности для нескольких

- 18 -

У

характерных участков АЧХ: в дорезонансной области на низких частотах 0), на опорных частотах ( <-0 = ) и парциаль-

ных частотах ( £0 = ) элементов нагрузок, на частоте собственных колебаний активного элемента в зарезонансной области ( ). Из условия согласования нагрузок получено уравнение,

определяющее максимальную чувствительность приемника в виде: ^ар = Каре ^».<41 , где к,Л(1£) - нормированная чувствительность,

С¥>.. . /20ЛЛ) - (4.3)

> V - о. X

Из него следуют- частные решения: при совпадении направлений действия нагрузок (сейсмометр) Я^!*. = + + 3 к ) ,

при несовпадении действия нагрузок и одностороннем возбуждении (акселерометр) СР^^у = 3/(1- 42), при двухстороннем возбуждении (полностью закладной ПЭП) фД* - 2(3 + 4к - 3 к2)/(1- ^)2(1- к2) Из условия равенства парциальных резонансных частот ( = 0) следует, что ^у*!^ = I, = 3 и 3 Этот результат

свидетельствует о преимуществах полной или частичной заделки ПЭП в скважинах. Аналогичные результаты получены на других частотах, например, при = имеем: с =» 0,18, ЯР"- = 2,2, 3,8.

4.3. Пространственная теория ПЭП. Условия применения и характер работы реальных ПЭП значительно более сложен, чем идеализированных. Это относится к пьезоприемникам в виде дисков, пьезо-излучателям с осевой, радиальной и тангенциальной поляризациями, нагруженным нормально осяы поляризации, а также к обоим типам ПЭП с приемом и возбуждением на ограниченных участках активного элемента. Решена ["6, 1571 пространственная задача, теории ПЭП. Сформулированы физические уравнения, связывающие поле напряжений «г*! * в активном элементе с полем напряжения ^¿к в неполяризо-ванной керамике, которые позволили использовать аппарат простран-.ственной теории упругости. Получено решение уравнений в форме Ламе в виде:

аф^И.Ти'С^ЭС^НчрС^* ; ) ^ълхгсуух'ф с.урС.^ , (4-4) где и. , л- - осевые и радиальные перемещения, - наружный радиус цилиндра, $ = г /К , | * / - координаты, V ( $> ) = -1, ) (<*р ) +сь ,10 ( ^р ) ),

( <=> ) )/о< +сд и, -( (К )/

/?» .-с, к, >/£ Д , X ) +

+ ); ( ^'ом - функция Бесселя и Макдональда

нулевого и первого порядка мнимого аргумента, с; -.постоянные,

С< „[ - х2( X + 2Ю/> 1 1/2, !> -и2 - *2)1/2, =•

-КсО /а.р , <1? ( А +2]- )/р„ х . к - паромеры

Ламе, ^ - функция распространения колебаний). Это решение полностью определяет поле напряжений в неполяризованном (пассивном) элементе, а на основе физических уравнений - поле напряжений в активном элементе ПЭП. Постоянные С^, Сд', С^ найдены

путем минимизаций функционала, характеризующего сумму квадратов отклонений радиальных и касательных напряжений вдоль оси цилиндра от внешних напряжений. Решение получено для различных вариантов закрепления ПЭП по боковым поверхностям полого цилиндра в виде расширенной матрицы Ыц; И -N¿1 = 0, где - компоненты при неизвестных, а -N1 - свободные члены. Точное решение осложняется выполнением граничных условий по торцам (постоянные Получено [15] решение путем усреднения напряжений по площади торцев. Для свободных колебаний дисков рассмотрены дисперсионные уравнения, связывающие зависимость собственных частот от относительных размеров активного элемента. Показана близость результатов для пассивных и активных элементов, а также соответствие экспериментальным данным.

4.3.1. Режим излучения. Определение постоянных С5, С^ проведено минимизацией функционала ^ в виде суммы квадратов отклонений внутренних и внешних напряжений по торцам

К = К - 0) и и = 2( £ => ) в виде:

' (Ч *

"Т^- } (4.5)

' ?

где - внутренний радиус, (тг/ 2) 2ок. ( - ^Д^р^) -

эквивалентная жесткость акустических нагрузок. Решение приводит к двум парам постоянных, отражающих случаи генерации колебаний полубесконечными цилиндрами. Они попарно равны при оцределенном значении функции ^ , которое находится из совместного решения уравнений. Более простое решение получено на основании принципа суперпозиции, который заключается в усреднении двух полу бесконечных решений, при этом = I. Получены выражения для коэффициентов преобразования в осевом, радиальном и тангенциальном направлениях при осевом возбуждении, а также коэффициенты преобразований по смещениям ( , ^ ) и другим параметрам колебательного движения.

4.3.2. Режим приема. Решение находится аналогично п. 4.3.1 минимизацией функционала

На основании цринцила суперпозиции полубесконечных решений_ получено^ б } уравнение для функции ^ в виде:«*-ьч^„- +( + ^)/ /(I

®п ) i где егп в írn, / o~nz , Определены значения коэффициентов преобразования по давлению и энергии. Сравнение с приближенным решением по п. 4.2.2 показало, что они отличаются дополнительным слагаемым, учитывающим влияние на АЧХ радиальных деформаций активного элемента. При изменении нумерации индексов в физических уравнениях оцениваются коэффициенты преобразования при осевом возбуждении радиально и тангенциально-поляризованных элементов. Полученные решения позволяют исследовать характеристики приемников с частично поляризованными поверхностями или при изменении площади контакта элементов нагрузок по торцам или боковым поверхностям. Разработан С 6 1 алгоритм решения задачи для приемников трех типов.

4.4. Приемные ПЭП. Приемные преобразователи для акустических измерений в МГП промышленностью не выпускаются, поэтому разработан, изготовлен, аттестован и внедрен t.3, 4, 16, 39^ в системах контроля специализированный ПЭП. На основании требований по п. 4.1 и теоретического анализа по п. 4.2, 4.3 выбрана конструкция ПЭП акселеро-метрического типа с креплением в скважине через закладную деталь. Это приводит к снижению чувствительности по сравнению с полностью закладными геофонами, но позволяет сохранить ПЭП при демонтаже. Чувствительный элемент-диск из ЦГС-19 диаметром и высотой 25f"30 .мм, нагруженный инерционной массой, который црилаивается к фланцу. Парциальная собственная частота инерционной массы с элементами крепления (шпильками) равна парциальной частоте активного элемента, поэтому верхняя граничная частота измерительного диапазона определяется парцельной частотой закладной детали и присоединенной массы закладки. В последних модификациях ПЭП используются коническая и экспоненциальная формы закладной детали. Это позволило обеспечить чувствительность 250 мВ/^ в полосе 0,2 г 10,0 кГц. Всего изготовлено и установлено на объектах более 100 специализированных ПЭП. Проведена экспериментальная проверка ГШ других типов' - сферических (с заполнением внутренней полости ртутью), ненаправленных (с 1феплением инерционной массы через шарики) и емкостных приемников. Однако, все они не соответствовали требованиям п. 4.1 и не наши практического^ применения. Разработан [9, 501 скважийный лазерный трехкомпонентный приемник, который находится в стадии лабораторных испытаний.

4.5. Излучатели. Разработаны, изготовлены и испытаны £3, 4, 16, 39] несколько типов излучателей-имитаторов акустических сигналов в ИГЛ для решения следующих задач: аттестации приемных ПЭП в условиях свободного поля, проверки точности локации и измерения энергии АЭ, активного контроля состояния МП1 по параметрам прохождения волн и характеристиками поля, периодической проверки систем локации в шахтных условиях. В штатной модификации имитатор выполнен в виде гидравлического излучателя ненаправленного действия и переносных блоков управления, усилителя мощности и -кабель-гроса. Излучатель собран из 10 плоско-поляризованных пластин (ЦТС-19) = 120x90 мы, толщиной 10 ш с прокладками из сферопласта и стягивался через 1фышки по образующим с помощью шпилек. Парные соединения пластин выведены в разъем, к которому подключается кабель типа МЗРШ. Усилитель мэщости 5 кВт тиристор-ного типа, обеспетазает работу излучателя в импульсном режиме длительностью 20 40 «с (частота заполнения 2,5 кГц) и частотой посылок 0,1 г 0,5 Гц.

Разработаны ч к:г.';г2Ш1 {"3-] излучатели направленного действия, акустический контакт которого с ЫГД осуществлялся через закладную деталь. Пакет из пьезопласткн с инерционной массой (3 кг) стягивался болтом с фланцем, через который передавалась энергия на закладную деталь.

Опробован в производственных условиях тангенциальный пьезо-излучатель, собранный по спецтехнологии из 30 пар призматических пьезопластин и медных прокладок. Передача энергии в массив через воду осуществлялась с помощью усилителя мощности лампового типа (0,01 ^ 20 Д*).

Разработан и испытан [ 161 имитатор электрогидродинамического (ЭГд) типа, основанный на эффекте взрывающихся проволочек в воде.

I Он включает блок накопителя энергии (напряжение, 9 кВ, энергия 1300 Дж), выносной разрядник с высоковольтным кабелем и пульт управления. Несмотря на высокую акустическую отдачу (10 4- 15 дальнодействие (350 ы), имитатор имеет недостатки, связанные с техникой безопасности, высоким уровнем создаваемых помех и невозможностью автоматизации.

5. Акустические методы и средства локации и измерения энергии источников АЭ в ЫГП

5.1. Разностно-временные методы (РВМ) локации. РШ локации основаныХЗ, 8] на измерениях разности времен прихода (РШ)

5' у"-

?

продольных волн между приемниками, РВП обоих типов волн на каждый приемник и их сочетании. Расчеты координат основаны на линеаризации, за счет избыточности приемников антенны, уравнений измерений вида:

3.Г = |Г.-7С1 ьсй; ; ; , (5.1)

гДе *^ - радиусы-векторы, определяющие положение, соответственно, приемника и источника, "^-Сс^ - расстояния до первого (^ ) и других ( >- ) приемников, лс(- в V; &1; ( V; - скорость объемных волн, ¿Л; - РВП волн или временные задержки). Реализация второго метода и его совмещения с первым производится путем измерения расстояния ; = ^'•Ч.м /(1/44 )» где ; с -

разность времени вступлений V и ^ волн на с -й приемник, ^'ир,^ - скорости этих волн. Решение уравнений (5.1) производится методом Гаусса, однако показано [ 17 1 , что прямые решения даат неустойчивые результаты с большими ошибками, так как коэффициенты при неизвестных координатах источника содержат разности измеренных задержек. Локация по РВП объемных волн услокняется необходимостью выделения вступления волк на малых базах измерений методами и средствам корреляционного анализа. Экспериментально-аналитический метод сеток основан на сравнении измеренных и вычисленных РВП путем .последовательного размещения мниыых источников в пространственной кубической решетке Недостатком его является структурная нечувствительность и высокие требования к качеству и быстродействию ЭВМ.

5.1.1. Векторно-разовые РВМ локации. Разработан С3, 37 ] 1

векторный вариант РВЫ локации, в котором для повышения точности цряшх решений и решений МНК определяются положения векторов "акустической активности источника" или направлений от источников до цриешиков. Решения относительно направляющих косинусов

( и. = I, 2, 3) находятся минимизацией по функционала, .характеризующего сумму квадратов расстояний между "истинными" и текущими значениями координат источников при избыточной (более 4-х) сети цриемников, тогда:

= 0 Ч = (5.2)

где = I, 2, 3 (номер уравнения), и - число цриешиков (<}-),

- с^£^ (о1,с^_ расстояния между приемниками,

" направляющие косинусы этих: прямых, = -

- )2]/Гс1< - ( VA^I )2], = ^ ).

Координаты источника определяются по формулам: V «х* +*& Р.,

-.5 с) <>

где £ «[с! 2 - )2] / 2 , согЧ? =

^(индекс "О" присвоен приемнику, принявшему сигнал первым). Из ¿равнения (5.2) видно, что коэффициенты при не содержат малых величин, что позволяет повысить точность решения при ошибках в измерениях РВГ1.

Векторно-фазовый РВМ -локации реализуется аппаратурным путем. В цепи каждой пары приемников устанавливается фазосдвигающий элемент на величину 1 тогда разность фаз дЦ^ измеряется

фазовьм детектором. С другой стороны, л^, = Ь^с.о-,^ ( , -время "пробега волны между приемниками, Ч^, - угол между направлениями на источник I -го приемника и первый приемник). Тогда координаты источника рассчитываются по уравнению (5.2), где = = и = Е^ .

5.1.2. Модифицированный МЖ РЕМ локации. Разработан и реализован программными средствами в системах акустического контроля 117, 19] модифицированный МНЕ или метод винероэсной фильтрации. Если представить систему (5.1) в матричном виде А Гс = Ц - = = ^ , то справедливо преобразование:

ще А ■ ; = 0,5 (|г- 2 - ^ 2 1 - л<^2);

= -(й ас1- )( (л - число^ приемников, =■ Ч'лК , А\' -транспонированная матрица А ). Репением системы (5.3) по правил} Крамера будут значения координат = »; - ^ ^ «■> (к = I, 2, 3) где Сч у. , ^ отношения детерминантсоответственно, матрицы ЛТД с ^первыми столбцами матриц Аг 0-1 и , к детерминанту

матрицы А'А . Параметр (расстояние от источника до первого приемника) определяется из второго уравнения системы (5.1), решением квадратичного уравнения, коэффициенты которого равны:

Эксперименты 117.(показали, что метод винеровской фильтрации более чувствителен к изменениям средней скорости распространения колебаний. Минимальная ошибка локации составляет 3,5 м при Успг= 4500 м/с и возрастает при уменьшении и увеличении скорости Прямые расчеты координат методом Гаусса дают ошибку по этим же данным 20 м и не зависят от скорости. Аналогично (5.3) можно решить (5.2) с помощью преобразования:

5.1.3. Приложение метода итераций к РШ локации. Недостатком РЕМ локации является неопределенность в значениях времени Тс или скорости V- распространения колебаний от источника к первому приемнику антенны. Разработанный! 5] метод итераций основан на последовательном определении погрешностей измерения РШ, скорос-. тей и координат источника путем оценкиТ«. и V; . Если они известны, тогда к

V; ; * = ) (Ь.4)

где РШ (лЬ; = 0); ^ =• (-г »V ) - параметр.

Рассмотрены два варианта решений (Ь.4), когда неизвестны истинные значения Т^,,.. и Ч.,,,, . В первом - полагаем "сС11,т = +- лт , во-втором V., ,1сГ= V,, +ЛУ , (дТ и аЧ - погрешности в оценке х и Ч'0 ). Из (5.4) следует, что « и возможно преобразо-

вание: АТА<-.^ = Ат В . ТогдагсС1ЧГ-( ) ="~Г (О + МО.

Процесс из' -вычислений повторяется до момента достижения д Т^ (д V) минимального значения в координатах лТ^вЛ',^) Х1ч( ) • Значения ( ) первого приближения определяется, с помощью излучателя в соответствии с решением по п. 5.1.3. Анализ показал, что для о предел ения'Т^ ^; и достаточно ич = 3.

5.1.4. Оценка ошибок РВМ локации. Практическое применение РН4 связано с проблемами приемников из-за ограниченного доступа к объекту, трудностями энергообеспечения бурения скважины и маркшейдерских измерений координат акустических центров приемников. Схема размещения произвольна и определяется геометрией горных выработок. Погрешности оценки координат источника существенно зависят от взаимного положения источника и приемников, качества установки антенны и структурного состояния объекта контроля. Рассмотрены С 20, 42] и реализованы программными средствами . [ 16 ] алгоритмы расчета среднего радиуса зоны осибок, базирующиеся на уравнении измерений РВП вида:

тс - ; к ( ^ , V; V, ) , (5.5)

где • = 1 - "ГсЛ.-й-с = К- - - положение первого

приемника и - его расстояние до источника), скорости

распространения волн от источника к приемникам. Полная рандомизированная погрешность регистрации РВП определяется формулой:

,гги,[(<* ) (¿С(д?;\г]х/1, ,

где д'Т = I/ !г г - погрешность выбора частоты ~,- тактового

- 25 - .

s у

генератора, д^ ^ 1/4 if, - погрешность из-за отличия АЧХ приемников антенны (i-p- частота максимума спектра излучения источника), лТ«. _ погрешность из-за разброса значений коэффициента затухания,

=» Щ. />cv*t<,)) да - погрешность из-за ощибок

( л<л ) определения координат i -го и первого приемников, лТ;^1"' ° = S С?^; ) aV - погрешность из-за разброса (&V ) зна-

чений скоростей.

С другой стороны, ошибка приводит к погрешностям лока-

ции = лТ-0 А; /'га^ , откуда вычисляется [ 1б1 средний

радиус зоны рассеивания результатов: £ <* 0,63 ( (Проведены исследования с помощью пьезоизлучателя [IV 1 , которые показали, что аналитическая оценка величины радиуса зоны ошибок примерно соответствует значениям абсолютной погрешности локации (разность истинных и вычисленных положений источника). Полученные

соотношения позволили также решить следующие задачи: определить схему установки антенны из 5 приемников, близкую к оптимальной (один в центре куба, остальные - по концам скрещивающихся диагоналей противоположных граней куба), минимальный размер внутренней области антенны (при задаваемой лА^; определяется минимальное расстояние между v -м и первым приемниками), максимальный размер зоны контроля внешней области антенны (по заданной заказчиком погрешности локации Сдо.цсЗ определяется предельное положение источника ), предельную погрешность локации на границе зоны чувствительности приемника (по заданному предельному положению источника определяется JVp ).

5.1.5. Особенности РВМ локации групповой антенной. Разработаны [5 1 основы локации при групповой (модульной.) схеме размещения приемников, которые устанавливаются на базах 10 i 20 м, выносятся из зоны производства горных работ во вмещающие ■ породы на расстояния до 150 м от зоны контроля. Это позволяет: повысить помехозащищенность за счет использования природного фильтра низких частот, осуществлять контроль участков массива с односторонним доступом(при .проходке выработок и стволов, контроле областей вблизи тектонических разломов), снизить погрешность локации, обусловленную неоднородностью структуры массива, уменьшить расходы на установку антенны и количество кабельных линий. Однако, введение в эксплуатацию систем модульной локации осложняется дополнительными трудностями, связанными со снижением погрешностей. В уравнении (5.6) необходимо учесть дополнительную погрешность, бесловленную наличием порога дискриминации сигнала лТ = и0 /^

(где- и.с - уровень дискриминации, - крутизна переднего фронта). Исключение этой погрешности возможно путем введения второго уровня дискриминации. Кроме этого, анализ погрешности по-

казал, что если допустимое значение инструментальной погрешности измерения РВИ равно 10"^ с, тогда лО.-х. 3 ^ 5 см, т.е. методы и средства маркшейдерских измерений должны обеспечивать высокую точность измерения координат точек приема или акустических центров. Разработаны С4, 51 два варианта исключения погрешностей в оценке положения точек приема, в первом - использовать точечные, полностью закладные преобразователи,"во втором - измерить положение точек приема реального преобразователя и внести поцравку в расчетные координаты геометрического центра активного элемента. Возможны £ 7} два способа измерений. Первый реализуется в воде и заключается в измерении времени распространении колебаний последовательно, от точечного излучателя к точечному приемнику и затем от излучателя, к реальному преобразователю, размещаемому вместо точечного приемника. Положение акустического центра фиксируется при . одинаковом времени приема.. Второй способ реализуется в свободном поле массива цри помощи взаимных точечных излучателей. Предварительно измеряется скорость цродольных волн V., между излучателями, а положение акустического центра реального преобразователя -решением обратной триангуляционной задачи: . =

= "5-; ) (- координаты центра приема, -"координаты излучателей, ^ = , где - время распространения колебаний).

5.2. Динамические методы локации

5.2.1. Разнесенная антенна. Метод основан^31 на использовании уравнения (3.10) распространения колебаний в массиве и измерениях помимо РВИ динамических параметров Т);; - интенсивности, амплитуды или энергии сигналов. Представим уравнение (3.10) '• к виду ( г„ « 0): , _ ^

•= г -Кг- (5.7)

а Й

.где расстояние от источника до первого и I -го приемников,

= (2 /Д^'хр ( ^ V/л.-Ь- )[] . После преобразований решается система : . __

-А'?^ , (5.8).

где ^^ - некоторые коэффициенты, координаты источ-

ника. Параметры распространения колебаний С , ) и источника (К , гс ) в уравнении (3.10) определяются МНК минимизацией функционала:

Ср ~ Щ1. ц

Недостатком метода является неопределенность значений скоростей в направлении приемников и погрешности измерений динамических параметров. Оценку средней скорости рекомендуется проводить с помощью'имитатора на основании решения: = ^ "Л2: Г, ^ ~

- ( уъ; ) ч<?.><р (-ЫчЧ:)] ^ , где - время пробега волны, определяемое с помощью блока синхронизации имитатора.

5.2.2. Трехкомпонентная антенна. Локация с помощью трехком-понентных приемников возможна только с применением цифровой обработки сигналов и вычислением положения вектора "акустической активности источника" по Формуле: сРр = £ ^^

- ) .1 - > где - текущие значения измеряемого параметра,"' ( к = I, 2, 3) - компоненты вектора источника, -тгасло отсчетов (I ). Моменты вступлений ? и 5 - волн определяются по результатам корреляционного анализа, а расстояние до источника - по РБП объемных волн. ¿,ля двух и более ( VI ) трехкомпонент-ных приеглников можно ограничиться только вычислением > а координаты источника определять минимизацией суммы квадратов расстояний менду искомой точкой в пространстве и известными положениями векторов, тогда:

X 1(С„Т С^)**^^^ (5.9)

1.1»

где дХ^с. = - ( - координаты приемников). Практические трудности реализации трехкомпонентной локации с помощью ПЭП (идентификация положения источника, усложнение аппаратуры и математической обработки, высокие требования к качеству ЭВМ) не позволяют использовать его для контроля отдельных участков шахтного поля. Однако, метод перспективен при контроле всего рудного поля и примыкающих к нему вмещающих пород или тектонических разломов. Для этих целей разработаныС 9] принципы построения системы контроля трехкомпонентным бесконтактным, длинноплечим, снважинным, стабилизированным лазерным интерферометром. Оценка возможностей лазерного локатора показала, что при достигаемом динамическим диапазоном 160 дБ и

Ю-3 \/

м, дальность, обнаружения очагов разрушений составляет ^ 15 км. Энергетический диапазон на базовой частоте 100 Гц составляет Ю-^ 4- Дяс, а погрешность локации до 30 м. Локатор необходимо устанавливать на

глубоких горизонтах рудника (I i 2 км), а длина плеч выбирается из условия L > У /4 и составляет величину 50 i- 150 м. Для снижения требований к ортогональности, локатор выполняется четырехплечим. Разработан £ 5 ^чувствительный элемент в виде скважинного прибора, позволяющий воспринимать параметры акустического сигнала вдоль трех координатных осей. Отличительной особенностью прибора является то, что за счет акустической развязки приемных элементов от корпуса, обеспечения их контакта со средой и нового способа установки достигается улучшение условий приема сигналов без искажения их формы и длительности.

5.2.3. Результирующая оценка координат источника несколькими. методами. Разработан С 38] способ интерпретации результатов локации одного источника несколькими методами. Он основан на введении весовых коэффициентов Рц.ч как отношения величины обратной дисперсии I /<т к их сумма, где c~Vl =Г1?Л1 /('i -минимальное число приемников, - значение функционала, реализующего данный метод (щ ). Результирующее значение координат определяется I-1HK минишэацией функционала в вид;- сузсн квадратов расстояний кеэду истинным положением источника и направлением прямой, соединяющей каждый геофон с координатами источника, вычисленного по м -методу локации, тогда:

^ ¿L + ~ (5'.ю)

- ( Л V„>c + WK«:)]5^

5.3. Методы измерения энергии источника

5.3.1. Оценка энергии источника по амплитудам огибающих акустических сигналов. Разработана и реализована программными средствами приближенная оценка энергии (Дж) точечного источника, излучающего в изотропной^среде гармонические колебанияС 3, 171 , тогда энергия принимаемых сигналов ненапрвленным i -м приемником измерительной антенны равна:

W- ^ & ,га I, k £ VP г/ \\ , (5Л1)

где - коэффициент, учитывающий соотношение энергии в регистрируемой полосе к энергии всего спектра,^. I + vs /VP , j> ,

плотность среды и скорость распространения колебаний, .J. , т - частота заполнения и длительность детектируемых импульсов, А; - амплитуда смещения на референц-сфере радиусом Г0 , причем Л- рЮ = 2:0^Л;(м ) /ис , где \\ (В/м) -

коэффициент передачи по смещению, ^ - полный коэффициент усиления в тракте, ис - уровень дискриминации. Амплитуда сигнала приближенно определяется по известной (ЗЛО) модели среды со сферическим расхождением ( иА = 2), тогда = р (- <\ )/ /, где Г; - расстояние до источнина, определяемое системой локации. Применяя МНК по параметрам и<^Л > получим выражения для их расчета: w v,

К д = £ Л. IV /£ *Г WA - Х- Л. ft. r:/z /г, ;

' , у, (5.12)

Оценка предельных значений энергии проведена для следующих данных: = 70 м, >"с = 0,1 м, v-.i = 6-Ю5 В/м, 2'103,

ft- 5-Ю2 н/м2, Vf, » 6000 м/с, =1 кГц; = 200 >В. На нижней границе динамического диапазона Ю-^ м и Ю-3 Дж, а на верхней - А ч » 3-Ю-4 m.W^, = 10 Дж. Диапазон измерения амплитуд ограничивается динамическим диапазоном электронных фильтров в схеме детектирования и не превышает 50 дБ. При возникновении сигналов с большими амплитудами происходит их "обрезание", что приводит к большим ошибкам в измерениях энергии. Эксперименты показали, что типичная форма импульсов аппроксимируется уравнением в виде произведения показательных функций. На аппаратном уровне •одним сигналом запускаются счетчики РВП и измерения прямого и обратного вступлений сигналов на двух уровнях - нижнем и предельном или промежуточном'. Тогда из.уравнения формы импульса вычисляются время максимума амплитуды огибающей, максимальное значение амплитуды, истинное время вступления сигнала и длительность импульса. Для приближенных расчетов энергии по формуле (5.11) в АЭ-измерениях используется приближенная зависимость между амплитудой и длительностью.

5.3.2. Оценка энергии источника по энергии на выходе приемников. Недостаточная точность расчетов энергии по формуле (5_.II) связана с идеализацией модели источника и погрешностями измерений параметров аналоговых сигналов. В устройстве УПИ-6 станции "Горизонт-6" реализован [19] принцип цифровой обработки сигналов, что повышает точность измерений. Методом дискретного квадратичного интегрирования определяется электрическая энергия на выходе ненаправленного \ -го приемника = V.2 (1 )<U , (В2с), где т - длительность импульса. На акустической стороне энергия сигналов определяется по формуле:

-- VV/2 £; К Д,, ) , (5.13)

где Hv - полное внутреннее сопротивление приемника, - коэффициент преобразования по давлению. С другой стороны, = ™ ^vo ^ r; + И? ) ^«p-xpL- + re П • Сравнивая эти выражения

и применяя МШ (5.8) по параметрам к Л , , d M иу^, получим систему из четырех уравнений для их определения. Энергия источника оценивается по формуле = V Vv V ~ ^ p.jcp (-^V^), а по найденному , исходя из размеров дальней зоны, определяется размер трещины. Предельные значения энергии, вычисленные для параметров Гц.^ п 70 м, Я = 2,5-ГО4 Ом, уЦ =-б-105 В/ы, = = 0,5• 10"^ I/м, 2, лежат в том же диапазоне, что и в методе

амплитудных измерений. Как следует из формулы (5.13), погрешность измерений в значительной степени зависит от погрешности измерений коэффициента преобразования (2 ¿v.^), поэтому при реализации этого метода требуется высокая точность оценки .

5.3.3. Оценка энергии по-выходу ЭМИ. Если известно значение коэффициента электроакустического излучения (3.8) при образовании трещины нормального отрыва по данным испытаний надрезанных образцов горных пород, то энергию источника можно определить по формуле [18] : . .

Значениерассчитывается по данным измерений энергии электромагнитного излучения в нескольких (больше 4-х) точках массива в местах установки пьезоэлектрических преобразователей, тогда ^'-э/лц с Ч^Т ' - ^ WV )> где - определяется по данным локации,- коэффициент, затухания электромагнитных волн, - параметр, характеризующий источник. При избыточности числа антенн, и о^ми. определяются МЯК из условия =

- ^м, ^ ) решением системы двух

уравнений. Регистрацией ЭМИ возможна одновременная локация источника измерением абсолютного времени вступления объемных волн.

5.4. Принципы построения и реализация средств акустической локации и измерения энергии источников разрушения в ЫГП

Специфические условия горных предприятий (высокие степень энергонасыщенности, уровень и интенсивность технологических помех, обводненность, наличие пыли и газов, ограниченность доступа к массиву и источникам энергопотребления) определяют противоречивые требования, с одной стороны - надежности работы в непрерывном режиме и длительной эксплуатации, оперативности перемонтажа и простоты обслуживания операторами участков прогноза, а с другой -

растущими требованиями к точности локации, детальности измерения параметров сигналов АЭ и оперативности представления информации. Эти обстоятельства, а также комплексность проблемы математического, аппаратурного, метрологического, программного обеспечения, несмотря на актуальность сдерживают создание аппаратуры инженерного уровня как в стране, так и за рубежом. Анализ показал ^3, 8 ] , что приборы микросейсмического контроля создаются в США, Канаде, Германии, Франции, ЮАР, Чехо-Словакии, однако, промышленное производство систем не освоено из-за разнообразия целей и задач. Разработаны [ 3. ] общие принципы построения аппаратуры для локации и измерения энергии источников АЭ, исходными данными для которых являются: размер и доступность зоны контроля, тип и минимальный размер дефектов структуры МГП? подлежащих контролю, уровень и диапазон акустических и электромагнитных помех, точность измерений координат и энергии, степень детальности и условия представления информации, надежность работы и технологичность монтажа и демонтажа.

На первом этапе исследований создана I 3, 391 тринадцатика-нальная станция акустического контроля "Вектор-13". В приборе модули Ы, М2 работают по групповой схеме, они идентичны и.обеспечивают независимое измерение и индикацию РВП сигналов,, поступающих от приемников на пятиканальные блоки обработки сигналов, а также измеряются и выводятся на индикаторы максимальные амплитуды огибающих импульсов, фиксируемых центральным преобразователем группы. Три отдельных и центральные преобразователи каждой из групп образуют разнесенную систеку локации в блоке МЗ. В тринадцати субблоках сигнал, поступающий с предусилителя через входной повторитель, подвергается частотной селекции набором фильтров с частотами срезов I, 6, 12 кГц. Отфильтрованный и усиленный сигнал поступает на детектор и далее на компараторы, где его размах сравнивается с заданным уровнем напряжений и в. случае превышения, формируется логический импульс для цифровых измерителей РВП. Захваченное событие регистрируется на ЦПУ типа Щ68000К, а все параметры через интерфейс на микро~ЭШ типа "Электроника ДЗ-28". Практические возможности, заложенные в структуре станции "Вектор--13", к настоящему времени полностью реализовать не удалось, а частности, из-за маркшейдерских измерений точек приема (акустических центров).

В модифицированном, более простом варианте создана [ 4, 16, 19^ станция "Прогноз-5". В ней сохранена компоновка Мх станции

"Вектор-13". Отличие заключается в построении генератора эталонных частот, обеспечивающего измерение РВП с различным разрешением (100 мкс и I мкс) в зависимости от базы контроля. Измерительное устройство станции (РВДА-5) работает в полосах частот 0,2 т 10, 0,8 х 10, 2 т 10, 4 т 10 кГц, снабжено контроллером вывода информации на ЦПУ и интерфейсом сопряжения с микро-ЭШ типа ДВК-ЗЫ На панель вынесены переключатели ослабления в I, 2, 4 раза для улучшения работы фильтров, усиления в I, 3,' 5, 7 раз и переключатели ФЗЧ. Дополнительно прибор оснащен гнездами для записи аналоговых сигналов и подключения головных телефонов.

Для регистрации интенсивности ( л ) потока АЭ сигналов (число импульсов в час) разработан [161 прибор "Ритм-1". Принятые и обработанные импульсы преобразуются формирователем в логические ¿■ровни, суммируются ■*( л! ) счетчиками в двух каналах и запоминаются в 33'. После определенного времени (32 часа) почасовая информация считывается визуально. Приборы "Ритм-1" позволяют оперативно оценить зону интенсивного трещинообразования по формуле (5.7), где необходимо положить КГ^ = ^ А!; / т. , ( М ) - номер прибора). Энергия в очаге косвенно оценивается по количеству импульсов во втором канале каждого прибора. Разработан способ ^46] использования одноканальных приборов для контроля крупных объектов в активном режиме нагрунения. Сформулированы тенденции развития средств акустического контроля состояния ЫГП [8] и, в частности, мер повышения помехозащищенности контроля 141] на базе малогабаритных, широкополосных, чувствительных, взаимных, полностью закладных (с выносными предусилителем и АЦП) приемных ПЭП и цифровой обработки сигналов.

Основы метрологического обеспечения (МО) акустических методов и средств локации и измеренит энергии источников разрушений в МГП

Опыт практического применения высокочастотных акустических измерений показал [ 30, 31] , что эффективность контроля существенным образом зависит от организации системы МО, включающей методы и средства искусственного возбуждения колебаний, проверки технического состояния средств контроля и проверки правильности измерений.

6.1. Локальная схема МО акустических измерений в МГП. Рассмотрено Г 73 состояние МО акустических измерений в твердом теле. Установлено, что из-за сложности реализации, она находится в начальной

стадии исследований и внедрена'^ отдельных диапазонах частот (АЗ диагностика - 0,1^-5,0 мГц, сейсмометрия - 0^100 Гц). В связи с отсутствием средств передачи акустических единиц в диапазоне 0,24-20,0 кГц в условиях свободного поля для аттестации ПЭП используются средства виброизмерений. Однако, нарушается требование соблюдения условий рабочих измерений условиям калибровки. Поскольку проблема измерения времени и РВП решена, поэтому основной задачей МО средств локации является обеспечение правильности измерений параметров колебательного движения. Разработана и частично реализована 17, 241 локальная поверочная схема передачи единицы колебательного смещения от исходных к рабочим средствам измерений. За исходную принимается установка высшей точности (УВТ), аттестуемая государственным эталоном длины, которая пред-, ставляет собой лазерный интерферометр разработки НПО "Дальстан-дарт" (диапазон частот 504-10 Гц, амплитуд 4- м,

со средне-квадратичной ошибкой измерений = 0,02 и йеисклю-ченной систематической погрешностью в = 0,03). С ее помощью аттестуются УВТ 1-го разряда, разделяющиеся диапазонами КГ^ г т Ю м и 10"^ 10"^ м с относительными погрешностями от 7 до 15%. Для решения практических задач, связанных с обеспечением единства измерений, поле образцовых средств 2 разряда оснащаегся установками следующих типов: натурные полигоны ( "гГ = 0,3), объемные меры твердых з 0,2) и жидких (воздушных) сред ( ?Г = 0,1), стрржнезые меры ( = 0,05 4- 0,1), образцовые преобразователи ( "Г" = 0,1 т 0,3), . образцовая аппаратура локации и измерения энергии ( =0,1 4-0,3): Поле рабочих средств - преобразователями различной точности ( «= 0,1 4- 0,6) и назначения, работающих на твердое тело, а также рабочая аппаратура локации и измерения энергии ( 5" =, 0,3 г 0,6). В задачу МО входит также создание средств проверки элементов систем локации в процессе подготовки и установки на объекте.

6.2. Принципы построения установок для градуировки преобразователей.

6.2.1. Условия моделирования волновых процессов. Решена задача!. 71 физического моделирования процессов распространения колебаний в среде с затуханием путем линеаризации волновых уравнений. В результате получены следующие критерии подобия:

где и - характерный размер, ^ - частота моделируемых колебаний, , ' ^ ~ соответственно, скорости, коэффициенты затухания и амплитуды объемных волн. Критерий Ц является известным числом Струхаля, которое описывает подобие нестационарных процессов,- - характеризует подобие по затуханию, а - волновое движение в целом. Если исключить I. , то приходим к вспомогательным критериям:

^г-^с!»^^'' (6-2)

Критерий к.^ означает, что отношение затухания к фазовому сдвигу должно быть постоянным на модели и натуре и позволяет откорректировать частотные характеристики натурного преобразователя в реальной среде по результатам испытания на модели. Моделирование преобразователей затруднено из-за отсутствия определяющих физических уравнений для описания прохождения волн в зоне акустического контакта со средой, поэтому рассмотрена]^ 7] задача подобия электроакустического преобразования чувствительными элементами. Если линеаризовать уравнение движения плоской пьезо-пластинки, то приходим к следующим критериям:

А--,, ; ; (6.3)

где1.„ , - характерный размер НЭП (толщина) и амплитуда смещений, с.л - скорость звука в керамике. Критерий и аналогичны критериям и , а характеризует подобие явлений при преобразовании механической энергии в электрическую. Для одинаковых материалов пьезоэлементов модели и ,натуры = = } подобие по означает постоянство коэффициента

передачи по смещению = хгг, / 5 „ = . Это условие

позволяет на модели испытывать реальные ПЭП.

6.2.2. Установки для градуировки приемных ПЭП. Они предназначены для передачи единицы колебательного смещения рабочим ПЭП в требуемом диапазоне частот в лабораторных условиях при отработке конструкции, контроле на идентичность ПЭП для комплектации измерительной антенны и измерения параметров цри однонаправленном возбуждении акустических колебаний. Наиболее простой является установка для аттестации на идентичность по АЧХСЗ Колебания чувствительного элемента приемника возбуждаются непосредственно через закладной стержень(покрытый звукопоглощающим материалом) с помощью гонкой пьезогшастинки. В качестве цуногенератора используется прибор типа 1402, а для частотного анализа типа 2107. Получаемые^характеристики воспроизводятся самописцем

типа -101. Контактная поверхность предварительно градуируется с помощью лазерного интерферометра. Результаты измерений АЧХ специализированных ПЗЛ показали, что на частотах до 2 кГц характеристика равномерна, подъем АЧХ в области 6-7 кГц объясняется продольным, а на частотах 14-16 кГц - радиальным резонансом фланца закладной детали.

Контроль на идентичность осуществляется по разбросу АЧХ в пределах +3 дБ, что обеспечивает погрешность измерений РШ в пределах 10 с С 20] . Выбор материала меры производится на основании критериев подобия (6.2), а ее объем - из условия соответствия энергии колебаний, энергии присоединенной массы колеблющейся системы, откуда: Ф = *гг £>х ^"г/с , где т - длительность колебаний, ^ - частота установочного резонанса, с -скорость колебаний,- 5 - площадь излучателя. Расчеты показали, что О"«. КГ2 м^, что выполнимо обеспечить на установках лабораторного типа. Для имитации свободного поля изготовлена мера С71 , в которой эффективное звукопоглощение осуществляется с помощью спиральных волноводов длиной до 10 м, а поверхность покрыта свинцовистой резиной. С целью оценки чувствительности ПЭЛ в двух направлениях предусмотрено его размещение по двум взаимно перпендикулярным площадкам.

6.2.3. Установка для градуировки излучателей. В шахтных условиях излучатели размещаются в скважинах, заполненных водой, поэтому измерения проводились в заглушённом резервуаре. Образцовый ми!фофон закрепляется в свободном поле над поверхности) воды и энергия излучателя определяется по формуле: Е =*тг1чг^ ^ где Л\ - глубина, Тс - длительность импульса, \л? - -О

-коэффициент прохождения на границе "вода-воздух", (Ч - звуковое давление в воздухе, -г«, - характеристический импеданс воды). Образцовый гидрофсн помещался в воде и энергия рассчитывается по формуле: И" =(Б/4) } Где 5 _ поверхность излу-

чателя, и/ = сг ( сГ- звуковое давление.в воде), -

дифракционная поправка. Измерения показали, что излучатель с тангенциальной поляризацией имеет максимальную отдачу 2,1 Дж на резонансной частоте 10 кГц", а осевой - до 20 Дж на » = 5 кГц'.

6.3. Методы и средства поэлементной проверки систем локации.

6.3.1. Проверка измерений РВП и амплитуд. Осуществляется I 41 с помощью тестер-генератора типа ТГ-1, который формирует однократные импульсы в рабочей полосе частот, имеющие

прямоугольную форму огибающей с заполнением гармоническим сигналом. Прибор позволяет регулировать амплитуды (0,l¿10 В по 100 ступеней), временной сдвиг (0x10^ шм по 100 ступеней), частоту заполнения (0,5x5,0 кГц) и период повторения импульсов (0,1 4т 60,0 с). Проверка заключается в сравнении правильности выдачи визуальной информации и передачи данных в ЭВМ и печатающее устройство.

6.3.2. Проверка правильности локации в изотропной среде. Разработаны I 431 методика и аппаратура для комплексной проверки аппаратуры, алгоритмов, програгш и средств автоматической регистрации информации в лабораторных условиях в воздушной среде (коэффициент подобия R., = 15, база контроля 1.«.= к /15 = 6 м). Возбуждение колебаний осуществляется при произвольном пространственном расположении электроискрового излучателя с максимумом ^ спектра в полосе 0,5г1,0 кГц и уровнем амплитуд до 3 дБ

(45 дБ/м). Измерения осуществляются разнесенными в цросгранстве образцовыми микрофонами типа 4135, которые через мшфофонные усилители типов 00019^00024 подключались ко входам станции "Прогноз-5". Проверка базовых программ локации показала, что точность измерения координат источника определяется погрешностями измерения его пространственного положения (+5 х 10 мм).

6.3.3. Проверка систем сбора и передачи информации. В шахтных условиях эксплуатации аппаратуры наиболее эффективной является кабельная связь из-за высокой надежности и цростоты. Разработаны [5] классификация и требования к прокладке и маркировке линий связи. С целью согласования характеристик линий связи с аппаратурой, повышения отношения сигнал-шум и обеспечения восдроизводимости АЧХ приемо-передающих каналов проводятся следующие метрологические работы: симметрирование входных каналов, проверка АЧХ трактов, проверка предельных амплитудно-временных характеристик сигналов. Для этих целей разработан прибор настройки трактов типа ПНТ-1. Прибор генерирует последовательность радиоимпульсов различных форм, заполненных несущей частотой в пределах 0,2x20 кГц. Длительность и частота изменяются в пределах 0,5;5 мс и 30x200 Гц. Он обеспечивает возможность наблюдения за формой огибающей и регистрации ее параметров. Разработаны критерии качества линий связи: неравномерность АЧХ - +3 дБ на длине 600 м, коэффициент ослабления помехи не менее 60 дБ, коэффициент ослабления взаимных (перекрестных) помех между парами - более 60 дБ, динамический диапазон более 60 дБ.

лттестпуг спгтбУ r.c,r.z:v/M v. • .:-/.я "Н£т:г;г. -:a объект-: .

.'.4.1. -i"GEt ?ЗЛ. Разработана [ 4

методика ссг.сставлю:-:..я са-изс np:6q:o.v РЪПа- о я установкой по п. 3.1.4. Однс£^.е:.:е:-:нс, hs уггнг.тсгр&ф.! регистрируются временные реализаци;:, пс которым после масштабирования и измерения временных интервалов проверяется соответствие с данными прибора. Установлено практически полное совпадение результатов

6.4.2. Оценка н:ггб^ностей локепии. Разработана методика [ 3, 15, IS] комплексно й проверки точности локации источников различных типов - технологическим! взрывам (стбойка блоков, отпалки при проходке), дозированными зарядам ЗВ и детонаторами, специализированными средствами разрушения (гедроразрыв, перегрузкой целиков) и переносными скьаникньши излучателями-имитаторами. Погрешность локации оценивается по расстоянию между измеренным положением источника маркшейдерскими методами и вычисленным. ¿¡.оказано, что в структурно-однородных массивах погрешность локации составляет 111,5% на базах до 150 м. Различные нарушения целостности массива ухудшают точность, поэтому разработаны С 41 приемы выбора оптимальных режимов усиления и фильтрации. Изменением спектрального состава излучателя можно добиться достаточно высокой точности локации, при этом результаты контроля естественной A3 являются корректными при соответствии спектров. Аттестация всех приборов системы контроля осуществляется как индивидуально, так и путем их параллельного подключения к

одной антенне и возбуждением от одного излучателя.

6.4.3. Оценка погрешностей измерения энергии. Производится либо с помощью излучателя, аттестованного на лабораторной установке (п. 5.2.3), либо непосредственно на объекте. В первом случае необходимо учесть коэффициент У> прохождения волн

на границе "вода-порода", тогда = 'п и .Во втором -

использовать образцовые приемные НЭП, при этом wCl< => w^' /nrtfl , где _ электрическая энергия на выходе ПЭП ( =

= A при измерении амплитуд, либо = •-

при интегрировании сигнала). Энергия источника рассчитывается по методике, изложенной в п. 5.3.2. Для осевого излучателя, аттестованного на образцовой установке, Uiav4 = 5,4 Дк, а излученная энергия в массив составляет значение 2,8 /¡д.

Для станции "Прогноз-5/3" расчитаны значения: 1,35, с*.^ =>

2-10"2 I/m.U^, = 19,4, Гс = 0,2 м и 2,2 ¿д. Погреш-

ность составляет 21,4%.

3

- зе -

7. Экспериментальные исследования и внедрение методов

и средств локации и измерение энергии источников АЭ в 1.1ГП

7.1. Условия проведения исследований. Установлено [3, 4, 16, 19] , что выбор режимов наблюдений за кинетикой разрушений путем измерения местоположения очага и энергии зависит от уровня производственных помех в зонах контроля, главным образом, от работающего бурового оборудования. Методами частотно-амплитудной селекции удается в ряде случаев обеспечить регистрацию корректных локационных серий, но наиболее благоприятными для контроля являются режимы технологических пауз перед и непосредственно после проведения взрывных работ. Технологические взрывы провоцируют разрушение ослабленных участков массива как вблизи зон очистных работ, так и во вмещающих породах и позволяют с помощью аппаратуры вскрыть местоположение этих зон, оценить степень опасности по изменению интенсивности акустического излучения и энергии.

7.2. Структура системы и результаты локации и измерения энергии на Таштагольском руднике. Разработана, изготовлена, реализована программными средствами и введена в эксплуатацию

[3, 4, 16, 19, 391 автоматизированная информационно-измерительная система акустического контроля на Таштагольском руднике, включающая: сеть специализированных ПЭП из .50 приемников, соединительные (от предусилителей ПЭП до кабельных коробок РК), распреде-* ли тельные (от Ра до коммутационных панелей НЮ и магистральные (от КМ до поверхности рудника) кабели, специализированную установку *коммутационно-ретрансляционную типа УКР-48, акустическую аппаратуру в составе пяти одноканальных приборов "Ритм-1", три-надцатикакальной станции "Вектор-13", шести аналоговых пятика-нальных станций типа "Прогноз-5М", восьмиканального группового интерфейса связи с ЗЕл МВК-3, а также дополнительные приборы контроля и диагностики - излучатель-имитатор в комплекте с излучающим ПЗП и усилителем ыосцности, прибор настройки трактов типа ДгЛ-Х, тестер-генератор типа ТГ-1 калиброванных электрических импульсов. Цредусилитель ПЭП соединительным кабелем типа КШ 3 длиной 7,5 м подключался к распределительной сети через РК, и затем соединительным кабелем типа ТРЬ'БВЭ с различным числом маркированных пар к многоколодочной Л", расположенной в подземном павильоне рудника (гор. - 210 н). К панели подключены гаюкз выходы канальных усилителей питания преобразователей от УКР-48. Сна предназначена для усиления мощности

акустических сигнал: = 5 пол:се кГц подазлекия на €0 дБ

синфазной помехи ( = с. Г^1. Конструктивно УКР-4с эиполнона в виде стойки аз £ с&ле:-тро-.-;:тгк::их устройств ЭЛ>'-Ь (усилителей-трансляторов; и Сг.ска питания напряжением ¿¿V В и током I А. Магистральный многсккльнкЯ кабель типа ТРЛБЬЭ длиной до 2,5 мм соединяет УКР-4Ь с ко.ял'тааснным полем разъемов в наземном помещении рудника для подключения МСА к любой комбинации сети преобразователей. В пр:цессе наладки л настройки системы ;.!СК отработаны три варианта эксплуатации МСС. В первом, подзешом, расчет параметров осуществляется по распечаткам ДГиг. Во втором, подземном, информация передавалась на поверхность через последовательный интерфейс РВЛА всех станций к Э&>1 ДВК-З. 3 третье;.;, наземном, информация поступает на еход ЭК.! через групповой интерфейс. Б процессе последовательного ввода в эксплуатацию аппаратуры акустического контроля в период с 1985 по 1591 годы представилась возможность проверить достоинства и недостатки методов и средств акустической локации и измерения энергии з производственных условиях одного из самых удароопасных месторождений. Каждая станция аттестовывалась на точность локации и результаты оформлялись протоколами. Приведем некоторые результаты эксплуатации системы, полученные совместно со службой прогноза горных ударов рудника. Станцией "Вектор-13" после массового взрыва вскрыт очаг разрушений в местах контакта разномодульных пород, центр которых через двое суток переместился в направление простирания включения в рудное тело. Это позволило сделать вывод о возможности контроля смещений очага к горным выработкам. Станция "Прогноз-5/1" вскрыла очаг концентрации напряжений, примыкающий к.горной выработке. При производстве взрыва в зоне подсечки отрезного блока произошел горный удар, основные проявления которого соответствовали выявленной ранее зоны ослабления, что свидетельствует о высокой точности и надежности метода и аппаратуры. Станция "Прогноз-5/2',' а впоследствии - "Прогноз-5/5" решением комиссии по горным ударам установлена в районе ствола "Западный", после микроудара, вызванного сдвижением горных пород. В первые часы наблюдений определены границы разрушений, которые оживлялись текущими технологическими работами. Установлен предел интенсивности излучения I имп./час, после достижения которого приостанавливалась работа ствола. Антенна станции "Прогноз-5/3" установлена в области пересечения горных выработок тектоническим разломом, где осуществлялась интенсивная технологическая деятельность. Службой прогноза выявлены признаки, по

которым установлены категории удароопасности и приостанавливались горные работы. Станция "Прогноз-5/3" контролировала породный

целик в рудном теле. Выявлена область разрушений вдоль разлома, пересекающая западную часть целика. По результатам измерений специалистами ИГД СО РАН уточнена геологическая структура массива. На основании результатов исследований и непрерывных наблюдений, организованных службой прогноза рудника, разработана и внедрена [4] методика проведения акустических измерений на Таштагольском месторождении.

7.3. Особенности системы локации и измерения энергии на руднике "Таймырский" НГМК

Система микросейсмического контроля на Талнахском месторождении [19] оснащена сетью из 20 приемников, станцией типа "Лрог-ноз-5М" и микросейсмическим комплексом "Горизонт-6". В состав комплекса входит аналого-цифровое устройство УПИ-6, в котором реализуется вычисление энергии с помощью типового процессора ЭВМ "Электроника-60", ЭПУ-8, излучатель-имитатор акустических сигналов. Станция "Лрогноз-5" используется в подземном варианте с автоматизацией расчетов на микро-ЭВМ "Электроника ДЭ-28", а комплекс "Горизонт-6" также в подземном варианте осуществляет предварительную обработку информации и по телефонным парам осуществляет ее передачу на внешнюю ЭВМ типа ДВК-3.

Программное обеспечение обеих систем акустического контроля включает: блоки программ расчета координат, энергии источника, среднего радиуса зоны ошибок, а также программ управления ввода и вывода информации.

Характер расположения пласта месторождения (мощность 25 м с наклоном до 45°) и схема отработки с закладкой бетоном пройденных выработок предъявляют особые требования к аттестации систем акустического контроля и оценки местоположения источников разрушения £ 19 ] . Для выбора оптимальной схемы установки антенны станции "Прогноз-511" были проведены исследования на избыточной сети из 8 приемных ПЭП, которые дали следующие результаты: дальнодействие контроля установлено до 140 м, стабильность регистрации РЗП составила +0,2 мс, точность локации для всех комбинаций ПЭП (кроме 7-го): дх = 0,446,0 м, ДУ = и, 146,0 м, л г = 1,547,5 м. Измерением времени пробега определены скорости распространения колебаний в пределах 4500 м/с 4 5900 м/с. Установлены оптимальные* режимы контроля (полоса 0,8410,0 кГц, усиление 246). Антенна комплекса "Горизонт-6" из 9 преобразователей сдвинута в пространстве для контроля более глубоких горизонтов. Аттестация заключалась в проверке повторяемости параметров сигнала, РВП и амплитуд, при этом отмечалась воспроизводимость Рй^ (^0,2 мс),

формы и амплитуды (+1x2 дБ) возбуждаемых импульсов. Для определения координат и энергии сигналов комплекс переводился в режим автоматической локации,с выводом данных на внешнюю ЭШ (ДВК-З). Ошибки локации составляли i> * = 2x7 м, д У = 2x20 м, A Z = 8x23 м. Анализ измерений энергии показал удовлетворительную точность, однако, отмечалась нестабильность измерений в каналах наиболее удаленных преобразователей (до 150 м) и разброс в пределах одного порядка (для одного канала).

Б режиме контроля естественных источников разрушений МГП обе станции эксплуатируются б периоды технологических пауз и после сменных отпалок руды. :.1ногочясленнь;э эксперименты показали на достаточно эффективную технологи» отработки массива, в результате которой очаги сравнительно равномерно распределены в зоне контроля. Однако, имели место случаи концентрации очага. В этом случае службой ППГУ рудника проводились мероприятия по разгрузке опасных участков технологическим! средствами. Проверка эффентив-. ности профилактических мероприятий также осуществлялась с помощью систем акустического контроля.

7.4. Система акустико-эмиссионного контроля на Хинганском олозорудном месторождении

Измерительная антенна станции "Прогноз-5АМ" охватывает зону контроля объемов 70x150x250 м. Распределительная сеть кабельных линий концентрируется в подземном павильоне рудника, в котором установлены приборы - РВПА-5АМ, ЭПУ7-Щ68000к. Отличительной особенностью измерительного устройства РВПА-5АМ является возможность дистанционного управления усилением предусилителей приемников. На первом этапе станция эксплуатируется в полуавтоматическом режиме. Данные по распечаткам на ЦПУ затем вводятся в наземную ЭВМ типа РС/АТ-286 для расчета координат и энергии сигнала. На втором этапе предусмотрен вывод информации по телефонным парам и ввод в ЭВМ в автоматическом режиме.

ОЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

Впервые теоретически и экспериментально обоснованы, технически реализованы, метрологически аттестованы и внедрены методы и приборы для акустико-эмиссионной локации и измерения энергии источников разрушений на крупных удзроопасных рудных месторождениях страны путем их включения в технологический процесс

разработки полезных ископаемых на больших глубинах. Совокупность полученных результатов формулируется следующим образом:

1. Исследована природа АЭ при деформировании твердых сред. Изучены особенности ее генерации на различных стадиях разрушения. Разработаны физическая и математическая модели образования трещины нормального отрыва, связывающие параметры АЭ (1футизна переднего фронта, скорость, величина и время раскрытия, спектры) и ЭМИ (поверхностная плотность зарядов, диэлектрическая проницаемость) с характеристиками трещинообразования (критические-напряжения и энергия в устье трещины, физические параметры среды). Созданы новые средства и методики акустико-эмиссионной дефектоскопии (для измерения физических пределов упругости, вязкости разрушения, параметров трещинообразования в горных породах) и практически реализованы способы контроля и измерения параметров разрушения.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны и внедрены в системах локации и измерения энергии источников разрушений новые приемные пьез'опрэобразователи (чувс-вительность 250 мВ/с^. в по'лосе 0,24-10,0 кГц) для пассивных измерений сигналов АЭ и излучатели-имитаторы (энергией до 5 Да на частотах 2,0^10,0 кГц) для контроля состояния МГП-и аттестации аппаратуры. Усовершенствована теория расчета , учитывающая характер закрепления ПЭП на объекте (накладных, частично и полностью закладных) и особенности колебаний активного элемента в виде дисков.

3. Разработана и реализована программными средствами теория разностно-времейных и динамических методов локации на основе приложений уравнения Винера-Хопфа, позволяющая снизить абсолютную алгоритмическую погрешность локации по методу Гаусса на 25т30$. Создана и внедрена теория косвенных измерений энергии источника разрушений на основе регистрации огибающих или электрической энергии сигналов на выходе ПЭП. Обоснованы принципы построения приборов локации и измерения энергии, разработаны многоканальные станции акустико-эмиссионного контроля горного массива типов "Вектор-13", "Прогноз-5" и "Горизонт-6" и налажено их мелкосерийное производство.

4. С целью обеспечения правильности, воспроизводимости и повышения точности измерения параметров аЭ, уэстоположения и энергии источников разрушений в .'ЛГИ, разработаны и реализованы техническими средствами и методиками основы метрологического

обеспечения пассивных акустических измерений в твердом теле в диапазоне частот 0,2^20,0 кГц. Она включает локационную схем}' передачи единиц колебательного смещения от исходных лазерных интерферометрических установок высшей точности к рабочим средствам, модельные средства калибровки приемников и излучателей в лабораторных условиях, методы и средства поэлементной проверки и аттестации аппаратуры на объекте. Погрешность локации источника зависит от степени нарушенности массива и составляет от I до 15%, а измерения энергии - до 20%.

5. На основе теоретических и экспериментальных исследований, с учетом схемы отработки месторождений, помеховой обстановки и технического обеспечения, созданы и внедрены автоматизированные системы, комплекты програм;.*ных средств и методики контроля на удароопасньтх рудных месторождениях - Таштагольском руднике НПО "Сибруда" (5 приборов "Ритм-1", 6 станций "Прогноз-5"), руднике "Таймырский" Норильского горно-металлургического комбината (станции "Прогноз-5" и "Горизонт-б") и руднике комбината "Хинганолово" (станция "Прогноз-5АМ").

Экономический эффект от внедрения систем акустического контроля достигается за счет своевременного обнаружения очагов разрушений, предотвращения аварийных ситуаций технологическими средствами, проверки качества разгрузки зон концентрации напряжений и оценивается по ожидаемым затратам на ликвидацию последствий аварии.

Основные результаты исследований опубликованы .в следующих работах:

А. Брошюры

1. Болотин Ю.И., Грешников В.А., Дробот Ю.Б., Ченцов В.П. Применение эмиссии волн напряжений для неразрунающего контроля качества и технической диагностики материалов и изделий.- Хабаровск: Хабаровское книжное изд-во, 1971, 95 с.

2. Болотин Ю.И., Грешников В.А., Гусаков A.A. и др. Применение эмиссии волн напряжений для неразрушающего контроля качества материалов и изделий.-М.:Изд-во ВНИИКИ,' 1972, с. 70.

3. Болотин Ю.И., Искра А.Ю., Кривсшеев И.Н., Нечаев В.В. Вопросы локации источников акустической эмиссии в массивах горных пород.-!.!.: Изд-во ВНИИКИ, еып. 3, 1986, 45 с.

4. Болотин D.H., Искра A.B., Нечаев B.B. Методика организации и проведения акустических измерений в массивах горных пород аппаратурой микросейсмического контроля "Прогноз-5", "Прогноз-ö". -Хабаровск, НП0 "Дальстандарт", IS92, SO с./Деп. во ВНИЦ 'СМВ »703 , 9.09.92.г.

5. Болотин D.H., Методика и аппаратура модульной локации и измерения энергии источников акустической эмиссии в массивах горных пород.- Хабаровск, ШО "Дальстандарт", 1992, 38 с./Деп. во ВНИЦ СМВ. » 704, 9.09.92.

6. Болотин Ю.И. Решение пространственной задачи теории расчета цилиндрических пьезокерамических преобразователей.- Хабаровск, ШО "Дальстандарт", 1993 , 92 с./леп. во ВНИЦ . СМВ

№ 731, I5_.II.93.

7. Болотин Ю.И. Метрологическое обеспечение мшфосейсмичес-ких измерений в массивах горных пород.- Хабаровск, ШО "Дальстандарт", 1993, 55 с./Деп. во ВНИЦ. СМВ К» 726, 28.05.93.

8. Болотин В.И. Современное состояние и перспективы развития многоканальных средств микросейсмического контроля состояния массивов горных пород.- Хабаровск, НПО "Дальстандарт", 1993,

99 .с./Деп. во ВНИЦ СМВ № 730,. 12.11.93.

9. Болотин В.И. Принципы построения систем измерений параметров колебательного движения твердого тела в массивах горных пород с помощью бесконтактных, длинноплечих, скважияных, стабилизированных-лазерных интерферометров.- Хабаровск, НПО "дальстандарт./Деп. во ВНИЦ СМВ, № 728 , 8.09.93.'

Б. Статьи, доклады

10. Болотин В.И., Грешников В.А., Дробот В.Е.,'Ченцов В.Ii. Применение эмиссии волн напряжений для измерения пределов текучести/дефектоскопия, 1973, У» о, с. 12-15.

■II. Болотин D.H., Грешников В.Д., /робот В.Б., Ченцов В.П. Аппаратура для определения пределов текучести с применением эмиссии волн напряжекий//Изкерительная техника, 1973, Х° 7, с. 89-90, '

12. Болотин Ю.И., Грешников В.А., дробот В.Б., Маслов Л.А. Теоретические предпосылки измерения развивающейся трещины с помощью акустической эмиссии// Измерительная техника, 1974,

№ 12, с. 64-66.

13. Болотин iS.yl., Грешников В.А., ^обот Ю.Б., Масло в Л.А., Троценко В.П. Анализ акустической эмиссии, вызванной ростом трещины в прямоугольной пластине// Измерительная техника,

- Ч'С -

1975, J? I, с. 54-57.

14. Болотин Ю.И., У.аслов Л.Н., Полунин В.Н. Установление корреляции между размером трещины и амплитудой импульсов акустической эмиссии/Дефектоскопия, ],"а-4, 1975, с. II9-I22.

15. Болотин В.И. Об одном решении пространственной задачи теории цилиндрических пьезоэлектрических преобразователей//Акус-тический журнал, № 4, 1964, с. 432-437.

16. Нечаев З.В., Искра А.Ю., Болотин Ю.И., Петухов М.§., Еременко A.A. Некоторые результаты испытаний и опытной эксплуатации МСС на Таитагольском железнорудном месторо:кдении//Труды 7-го Международного конгресса по маркшейдерскому делу.-М.: Недра, 1989, с. 354-364.

17. Болотин Ю.И. Об измерениях координат и энергии источников акустической эмиссии в массивах горных пород//Дефектоскопия, № 3, 1993, с. 26-30.

18. Болотин Ю.И. О коэффициенте электроакустического излучения трещин нормального отрыва в массивах горных пород//ФТПРПИ, № I, IS93, с, 20-23.

19. Болотин Ю.И., Искра A.D., Нечаев В.В. Системы локации источников A3 в массивах горных пород на рудниках Таштагольского и Талнахского месторождений//Доклады Ш Всесоюзной научно-практической конференции по акустической эмиссии, ч. I, Обнинск, 1992, с. 153-159.

20. Болотин Ю.И. Оценка ошибок локации источников акустической эмиссии в массивах горных пород. Там же, с. 170-174.

21. Болотин Ю.И., Грешников В.А., Дробот Ю.Б. и др. Некоторые проблемы измерения характеристик прочности мегаллов/Сб. Исследования в области механических и тепловых измерений//Труды СНИШ,- Новосибирск: 1971, вып. 13, с. 92-105.

22. Болотин Ю.И., Дробот Ю.Б. Нечаев В.В., Белов В.М., Гавриленко Б.К. Применение акустической эмиссии для исследования процессов в сварных соединениях//Сварочное производство, 1975,

№ 2, с. 12-16.

23. Болотин Ю.И., Белов В.М. Контроль электронно-лучевой сварки методом акустической эмиссии//Сварочное производство,

1976, № 4, с. 27-30.

24. Болотин- Ю.И., Липовецкий Э.Г., Нечаев В.В. и др.

О метрологическом обеспечении акустических измерений в твердом теле в диапазоне частот 0,2т20,0 кГц/Сб. Преобразователи акустической эмиссии систем контроля горного давления./АН СССР.

И1Ж0Н.-Ы.: 1990, с. 119-121.

3. Тезисы докладов

25. Болотин Ю.И., Маслов Л.А., Дробот Ю.Б. и др. К методике измерения роста трещин с помощью эмиссии волн напряжений/ В сб. "Неразрушающий контроль напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов и изделий с использованием эмиссии волн напряжений//Тез. докл. I Всесоюэн. семинара, Хабаровск, 1972, с. 15-16.

26. Болотин С. К., Ченцов В.П., Грешников В.А. и др. Исследование амплитудного распределения и спектральной плотности сигналов ЭВп некоторых конструкционных материалов. Там же,

с. 22-24.

27. Болотин D.H., Архипов В.И., Дробот Ю.Б. и др. Теоретический и экспериментальный анализ механических колебаний вызы- • Баемых трещикообразованием/ .Сб. Акустические методы и средства исследований океана//Тез. докл. I акусг. конф. Владивосток, 1974, с. 43-45.

26. Болотин D.H., Архипов В.И., Дробот С.Б., Маслов Л.А. Методика и результаты определения вязкости разрушения конструкционных материалов с помощью приборов АРыТ и АВН-I/ Сб. Неразрушающий контроль напряженно-деформированного состояния материалов и изделий с использованием акустической эмиссии//Гез. докл. П Всесоюзн. сежн. Хабаровск, 1975, с. IQI-IQ4.

29. Болотин ¿.И., дочез В.Li. п вопросу о корреляциях ме*ду параметрами аЗ и кинетики вязких трелин. Там же, с. ioS--172.

30. Болотин и.А., дробот ь'.Б., Маслов Л.А. петрологическое обеспечение средстн ;:з:.:ер-зний и методика имитации сигналов A3 при тре^лнообрззозлнки. Тзм же, с. löo.

31. Болот;: л L.;.., Гусаков A.A., Дробот ¿.Б., Констант:: -коз З.А. кзтодн и приборы измерения параметров акустической эмиссии и их метрологическое обеспечение/ Сб. Неразрушающий контроль материалов, изделий и сварных соединений/Лез. докл.. УП Всесоюзн. на;, ч.-гехн. конф.-i«.: 1974, с. 20S-2I3.

32. Болотин ¿.робот ¿¡.Б. Анализ волн акустической эмиссии, зыззэнных раззевающимися трещинами. Там же, с. 213-215.

33. Болотин ¿.Л., Романов 3.5., Еурез Б.П. и др. К вопросу о рзпстрзр'.;: акустической эмиссии з пределах упругих деформаций/ Сб. перазруиа-ещиГ: контроль магеризлоз, изделий и сззрных создккеки?.//1оз. докл. ¿'ш Всесоюзной науч.-т-зхн. конф.- ;-и:лин;в, 1977, ч. I, с. oII-oI-t.

-4134. Болотин iu./I., Архипов Ъ.й. Применение акустической эмис-и в прикладных задачах механики разрушения/ Сб. прикладные зоп-сы механики разрушения в машиностроении///^ клад на Ьсесоюзн. учн.-техн. симпозиуме.- Л.: Ыашлрсм, IS77, С. 123-126.

35. Болотин С. 11. К вопросу о влиянии размеров цилиндрических еобразователей на АЧХ/ Сб. Использование современных физических тодов в неразрушающкх исследованиях и контроле//Тез. Всесоюзн. нф.- Хабаровск, 1984, с. 267-266.

36. Болотин Ю.И. О влиянии формы заданий условий акустичес-iro нагруяения по торцам цилиндрического преобразователя на 1ЧНость АЧХ. Там. же. с. 289-2SÜ.

37. Болотин Ю.И., Кривошеев H.A. О .векторном варианте (зностно-временного метода локации//Тез. докл. I Всесоюзн. конф. > акустической эмиссии.- Ростов-на-^ону, 1965, ч. I, с. 253-254.

38. Болотин Ю.И. Об интерпретации результатов локации сочников разрушений горных пород несколькими методами/ Сб.

13. осн. прогноз, разр. горных пород//Тез. докл. Всесоюзн. школы-зминара.- Фрунзе, Изд. Илим, 1985, с. 90-92.

39. Болотин D.H., Нечаев В.В., Искра A.D. Аппаратурный эмплекс для локации источников акустической эмиссии в массивах зрных пород/ Сб. Горная геофизика//Тез. докл. научн.-техн. зминара.- Батуми, Изд-во Мецниераба. 1985, с. 65-66.

40. Болотин С.И., Нечаев В.В. Регистратор микросейсмичес-эй активности массивов горных пород/ Сб. ииформ. материалов, эрная геофизика.- Тбилиси, Изд-во Мецниераба, 1985, с. 78.

41. Болотин Ю.И. 0 повышении помехоустойчивости микросейсми-зского контроля состояния МГП/ Сб. Горная геофизика/^окл. 6 эждународного семинара.- Пермь, 1993, с. 17.

42. Болотин Ю.И., Кянно К.А. Определение ошибок разностно-ременного способа локации источников A3 в массивах горных ород/ Сб. Использование'физических методов в неразрушающих сследованиях и контроле//Тез. докл. Всесоюзн. конф.- Хабаровск, 987, с. 67-68.

43. Болотин Ю.И., Нечаев В.З., Искра A.D. и др. Оценка очности измерения РБП и определение координат искусственных сточников A3. Там же, с. 69-70.

Г. Авторские свидетельства

44. Болотин Ю.И., Коновалов Н.В., Лыков Ю.И., Ыаслов Л.А., пособ измерения длины трещины. А. с. 514237. Бюлл. изобр., 976, № 18.

4b. Болотин L.ti., ha ело в Ji.A., дробот U.E. Акустический способ измерения размера трещин в плоских конструкциях. А. с. 547691. Билл, изобр. 1977, № 7.

46. Болотин D.H., Томилов A.B. Способ неразрушающего kohtj напряженного состояния пролетных строений и опор мостов. А. с. 657333. Бил. изобр. 1979, № 14.

47. Болотин D.M., Буров Б.П. Устройство для определения места расположения дефекта. А. с. 72.0351, Балл, изобр. i960, №

46. Болотин ЮЛ., Маслов Л.А., Савченко Ю.Е., Архипов В.И Способ измерения скорости распространения трещин в изделии. А. с. 579540, Ешл. изэбр., 1976, №41.

49. Болотин Ю.И., ¿аслов i.A., Архипов В.И. Установка для исследования явления акустической эмиссии. А. с. 664Ы1, Бюлл. изобр., 1975, 16.

50. Болотин Ь.И. Белов В.М. Способ контроля качества свар: соединения. А. с. 567128, Бюлл. изобр., 1977, № 28.

51. Болотин Е.И., маслов Ji.A., ¿робот Ю.Б. Способ измерен приращения длины трещины. А. с. 547691, Бюлл. изобр., 1977, '

52. Болотин ¿.И., Грешников В.А., Дробот Ю.Б. и др. Спосо регулирования скорости деформирования. А. с. 476440, Бюлл. изобр., 1975, .ü» 25.

53. Болотин ¿.И., Казачек Ъ.С., Нечаев о.В. и др. Способ контроля изделий на идентичность по механическим свойствам. А. с. 461356. Бюлл. изобр., I975, Р 7.

Ротапринт ,^4'J..», . .VtapcscK, ул. К. ыьркс-з, Тироч iuj экз. .V

Сдэно в печать 2-х 1.2-э г.