Пристрій для вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності природного імпульсного електромагнітного поля землі

Пристрій для вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ), що містить активну стержньову магнітну антену із заданою смугою частот реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, мікропроцесорний реєстратор параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ і з'єднувальний кабель, який відрізняється тим, що він оснащений основою, наприклад, 3 сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ тільки при одному положенні антени й в одній смузі частот, що приводить до низької ефективності визначення геодинамічного стану гірничих порід при відкритих і підземних роботах. При такому виконанні пристрою вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ проводять роздільно та послідовно при тільки трьох положеннях антени та тільки у діапазоні частот 150-200кГц приводить до низької продуктивності й високому рівні затрат ручної праці. Крім цього, так як для визначення положення точок вимірювання необхідно постійно використовувати лінійні засоби вимірювання, що також приводить до непродуктивних затрат ручної праці та здорожчанню вимірів. Завданням корисної моделі, що заявляється, є удосконалення конструкції пристрою, у якому шляхом забезпечення можливості одночасного вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ як по смузі частот реєструємого сигналу, так і по просторовому положенню його за рахунок мобільності та універсальності конструкції, досягають підвищення ефективності вимірювань параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ з підвищенням продуктивності та зниженням затрат і рівня ручної праці при вимірюваннях. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому пристрої для вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності природного імпульсного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ), що містить активну стержньову магнітну антену із заданою смугою частот реєструємого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, мікропроцесорний реєстратор параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ і з'єднувальний кабель, згідно корисної моделі, він оснащений основою, наприклад у вигляді порожнистого циліндра, з однієї сторони, якого співвісно розміщений упор, забезпечуючий стійкість пристрою при вимірюваннях, з іншої система супутникової орієнтації на місцевості типу GPS, а по довжині основи знизу - уверх від упору послідовно і з'ємно розміщені - кутомір у вигляді виска зі шкалою і як мінімум два блоки з активними стержньовими магнітними антенами установленими з фіксацією відносно основи, але з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюваннях із різною для кожного блоку смугою частот відповідно діапазону частот 0,150кГц і 50-220кГц реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, при цьому кожна антена блоків через з'єднувальний кабель зв'язана з відповідним каналом мікропроцесорного регістратора параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ. Суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - активна стержньова магнітна антена із заданою смугою частот реєструємого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ; - мікропроцесорний регістратор параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ; - з'єднувальний кабель; - оснащення пристрою основою, наприклад у вигляді порожнистого циліндра, з однієї сторони 55917 4 якого співвісно розміщений упор, забезпечуючий стійкість пристрою при вимірюваннях, з іншої система супутникової орієнтації на місцевості типу GPS, а по довжині основи знизу - уверх від упору послідовно і з'ємно розміщені - кутомір у вигляді виска зі шкалою і як мінімум два блоки з активними стержньовими магнітними антенами установленими з фіксацією відносно основи, але з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюваннях; - кожний блок має різну смугу частот відповідно діапазону частот 0,1-50кГц і 50-220кГц реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, при цьому кожна антена блоків через з'єднувальний кабель зв'язана з відповідним каналом мікропроцесорного регістратора параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ. Новими суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є: - оснащення пристрою основою, наприклад у вигляді порожнистого циліндра, з однієї сторони якого співвісно розміщений упор, забезпечуючий стійкість пристрою при вимірюваннях, з іншої система супутникової орієнтації на місцевості типу GPS, а по довжині основи знизу - уверх від упору послідовно і з'ємно розміщені - кутомір у вигляді виска зі шкалою і як мінімум два блоки з активними стержньовими магнітними антенами установленими з фіксацією відносно основи, але з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюваннях; - кожний блок має різну смугу частот відповідно діапазону частот 0,1-50кГц і 50-220кГц реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, при цьому кожна антена блоків через з'єднувальний кабель зв'язана з відповідним каналом мікропроцесорного регістратора параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ. Таким чином завдяки сукупності відомих і нових суттєвих ознак стало можливим здійснення причинно-наслідкового зв'язку між ними та одержаним технічним результатом. Завдяки тому, що пристрій оснащений основою, наприклад у вигляді порожнистого циліндра, з однієї сторони якого співвісно розміщений упор, забезпечуючий стійкість пристрою при вимірюваннях, з іншої - система супутникової орієнтації на місцевості типу GPS, а по довжині основи знизу - уверх від упору послідовно і з'ємно розміщені - кутомір у вигляді виска зі шкалою і як мінімум два блоки з активними стержньовими магнітними антенами установленими з фіксацією відносно основи, але з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюваннях. У зв'язку з указаними конструктивними особливостями пристрою стає можливим одночасне вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ як по смузі частот реєструємого сигналу, так і по просторовому положенню його, що буде сприяти підвищенню ефективності вимірювань параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ з підвищенням продуктивності та зниженням затрат і рівня ручної праці при вимірюваннях. 5 Завдяки тому, що кожний блок має різну смугу частот відповідно діапазону частот 0,1-50кГц і 50220кГц, реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ, а кожна антена блоків через з'єднувальний кабель зв'язана з відповідним каналом мікропроцесорного регістратора параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ, стає можливим за один прийом вимірювання зареєструвати магнітну складову сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ відповідно із ближньою, середньою та подальшою зонами від точки вимірювання, а це підвищить ефективність вимірювань параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ з підвищенням продуктивності та зниженням затрат і рівня ручної праці при вимірюваннях. Зменшення діапазону частоти менше 0,1кГц, недоцільно, так як воно не сприяє підвищенню роздільної здібності вимірювань, приведе до подорожчання методу внаслідок ускладнення апаратури. Збільшення діапазону частоти більше 200кГц нераціонально, так як реєструємий сигнал є наслідком геодинамічних процесів у породному масиві та як показали промислові експерименти він у діапазоні частот більше 220кГц найменш інформативний і не несе корисної інформації, а тільки приводить до збільшення інформаційних перешкод. Суттєвість корисної моделі, що заявляється пояснюється кресленням, де схематично зображений загальний вигляд пристрою. Пристрій оснащений основою 1, наприклад, у вигляді порожнистого циліндра з однієї сторони якого співвісно розміщений упор 2, забезпечующий стійкість пристрою при вимірюваннях. З іншої сторони - система супутникової орієнтації на місцевості 3 типу GPS. По довжині основи 1 знизу від упору 2 уверх послідовно і з'ємно розміщені - кутомір 4 у вигляді виска зі шкалою і як мінімум два блоки 5 і 6 з активними стержньовими магнітними антенами як мінімум по чотири відповідно 7 і 8. Ці антени установлені з фіксацією відносно основи 1, але з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюваннях. Антени 7 блоку 5 призначені для роботи в діапазоні частот 0,150кГц, а антени 8 блоку 6 відповідно - в діапазоні частот 50-220кГц реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ. Кожна з антен 7 блоку 5 і 8 блоку 6 через з'єднувальний кабель 9 зв'язана з відповідним каналом 10 мікропроцесорного каналу 11 параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ. Пристрій працює наступним чином. Перед виконанням вимірювань одну із антен 7 блоку 5 і 8 блоку 6 орієнтують по направленню руху заданого маршруту. Інші антени 7 і 8 відповідно блоків 5 і 6 орієнтують попарно у взаємно протилежних і взаємно перпендикулярних у вертикальному та горизонтальному положеннях. При проведенні вимірювань на земній поверхні, а також на уступах кар'єрів спочатку запускають систему супутникової орієнтації на місцевості 3 типу GPS і уточнюють місцеположення початкової точки вимірювання. За допомогою кутоміра 4 перевіряють вертикальне положення пристрою з основою 1. На пульті мікропроцесорного регістратора 11 установлюють програму вимірювання. 55917 6 Виконують комплекс вимірювань відповідно заданого маршруту вимірювань з фіксацією одержаних результатів на флеш-карті мікропроцесорного регістратора 11. Одержані результати синхронізовані по вимірюванням параметрів магнітної складової ПІЕМПЗ і прив'язками точок вимірювання по маршруту із системою супутникової орієнтації на місцевості 3 типу GPS. Обробка результатів вимірювання виконується за допомогою комп'ютерних програм типу «Геоімпульс», що дозволяє визначити геодинамічний стан масиву по маршруту проведених вимірювань. При визначенні геодинамічного стану гірничого масиву навколо гірничих виробок на підземних гірничих роботах праця пристрою аналогічна вищенаведеному, тільки замість системи супутникової орієнтації на місцевості 3 типу GPS використовують точки прив'язки до існуючої шахтної маркшейдерської сітки. Конструктивні параметри пристрою, що заявляється одержані Державним підприємством «Науково-дослідний гірничорудний інститут» внаслідок лабораторних, стендових і промислових досліджень по геофізичному поверхневому площадному апаратурному зондуванню стану масиву гірничих порід методом вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ. Приклад. Промислові випробування корисної моделі, що заявляється, були приведені при геофізичних дослідженнях стану породного масиву навколо вертикального вентиляційного ствола комплексу гірничих виробок, задіяних у циклічно-поточній технології дробарної фабрики ВАТ «ІнГЗК». Ствол глибиною 300м і площею поперечного перерізу 7м2, пройдений у смугастих роговиках міцністю 1214 по шкалі проф. Протод'яконова М.Н. Ствол знаходиться в постійній експлуатації протягом останніх 12 років. Геофізичних досліджень стану породного масиву навколо ствола не проводилось. У чотирьох взаємноперпендикулярних напрямах від вертикальної осі ствола виконували вимірювання параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ. Відстань на кожному напрямі вимірювання складала 500м. Вимірювання виконували на площині гірничого масиву навколо ствола. Для вимірювання використовували пристрій, що заявляється. За допомогою кутоміра забезпечували вертикальність положення пристрою, за допомогою системи GPS визначали місце положення точок виміру. Вимірювання проводили одночасно із застосуванням двох блоків з п'ятьма активними стержньовими магнітними антенами у кожному блоці, установленими з фіксацією відносно основи з можливістю їх різного просторового взаєморозміщення при вимірюванні і з різною для кожного блоку смугою частот відповідно - для одного блоку 0,1-50кГц, для іншого - 50-220кГц реєстрованого сигналу магнітної складової ПІЕМПЗ. Кожна антена блоків через з'єднувальний кабель зв'язана з відповідним каналом мікропроцесорного регістратора параметрів магнітної складової ШЕМПЗ. На основі виконаних вимірювань була побудована сім'я графіків змін кількості імпульсів у 7 55917 секунду магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ. Аналіз сім'ї графіків показав, що відповідно до гірничотехнічних умов доля породного масиву навколо ствола переважає незначна тріщинуватість відповідно діапазону частот 25-40кГц, а також велика обводненість породного масиву відповідно діапазону частот 55-70кГц. У районі диспетчерської кар'єру на відстані 500м від ствола зареєстровані місця вище середньої тріщинуватості масиву в діапазоні частот 5-15кГц. Результати конкретних вимірювань параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ дозволили зробити висновок щодо відповідної стійкості та Комп’ютерна верстка Л. Купенко 8 можливості зсування породного масиву в районі диспетчерської кар'єру. Застосування корисної моделі, що заявляється, дасть можливість підвищити ефективність вимірювань параметрів магнітної складової сигналу інтенсивності ПІЕМПЗ з підвищенням продуктивності та зниженням затрат і рівня ручної праці при вимірюваннях. Технічний результат досягають за рахунок мобільності та універсальності конструкції шляхом забезпечення можливості одночасного вимірювання параметрів магнітної складової сигналів інтенсивності ПІЕМПЗ як по смузі частот реєструємого сигналу, так і по просторовому положенню його. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601