Системы сейсмоакустические измерительные Релос-Р/Ш-64

Назначение

Системы сейсмоакустические измерительные Релос-Р/Ш-64 предназначены для измерения виброскорости микросейсмических и сейсмоакустических колебаний.

Применяются при исследовании и мониторинге микросейсмических и сейсмоакустиче-ских колебаний, возникающих при динамических проявлениях горного давления в массивах горных пород, мониторинге потенциально опасных шахтных полей и их участков и прогнозировании степени их удароопасности.

Описание

Система сейсмоакустическая измерительная Релос-Р/Ш-64 функционально состоит из аппаратной и программной частей.

Система обеспечивает в рамках единого комплекса аппаратно-программных и методических средств, следующие функции:

- преобразование вертикальной и горизонтальной компоненты сейсмических колебаний в электрические сигналы;

- усиление электрических сигналов, поступающих с первичных преобразователей, их частотное преобразование, уплотнение, передачу по телеметрическому каналу и кабельным линиям связи в наземные обрабатывающие блоки системы;

- частотную фильтрацию, демодуляцию и аналого-цифровое преобразование сигналов;

- селекцию измеряемых сигналов на фоне технологических и электрических помех;

- отображение, накопление и хранение измерительной информации и её автоматизированную обработку;

- управление режимами измерения с помощью персональной электронновычислительной машины (ПЭВМ);

- расчет дополнительных характеристик микросейсмических и сейсмоакустических сигналов и явлений;

- контроль удароопасности участков шахтных полей.

Аппаратная часть системы по условиям эксплуатации подразделяется на наземный и подземный комплексы технических средств (далее - КТС).

Подземная часть КТС включает в себя:

- преобразователи упругих колебаний (сейсмоприемники или геофоны);

- передающие блоки телеметрической аппаратуры передачи и приема сигналов ТАППС-М (блоки АСПИ/Ш-М);

- кабельные линии связи;

Наземная часть КТС, эксплуатируемого в нормальных условиях для закрытых помещений, включает в себя:

- приемные блоки телеметрической аппаратуры передачи и приема сигналов ТАППС-М (блоки АПИ-М);

- блоки электропитания и трансляции сигналов аппаратуры передачи и приема сигналов ТАППС-М (блоки БПТС);

- аппаратура селекции и накопления АСН-7/Ш-64;

- ПЭВМ;

- сервисное и вспомогательное оборудование.

Рисунок 1 - Наземный комплекс технических средств

Принцип действия системы основан на преобразовании, с помощью геофонов микро-сейсмических и сейсмоакустических сигналов в электрический сигнал, его первичной обработке, передаче по кабельной линии связи для дальнейшей оцифровки, и вторичной цифровой обработки.

Г еофоны преобразуют вертикальную и горизонтальную компоненты упругих механических колебаний, возникающих в массиве горных пород, в электрические сигналы.

Блоки сбора и передачи информации (АСПИ-М/Ш из состава ТАППС-М/Ш) системы обеспечивают усиление электрических сигналов, поступающих с геофонов, частотное преобразование, уплотнение и передачу по кабельным линиям связи в блоки приема сигналов (АПИ-М из состава ТАППС-М/Ш), в которых производится частотная фильтрация и демодуляция сигналов.

Рисунок 2 - Трехканальный подземный блок телеметрии АСПИ-М/Ш. (Вид спереди и сзади)

Рисунок 3 - Блоки АСПИ-М/Ш и БПТС (в стойке, вид спереди и сзади)

Аппаратура АСН-7/Ш-64 обеспечивает аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих с блоков АСПИ-М/Ш, их распознавание и селекцию на фоне технологических и электрических помех, регистрацию, накопление и передачу результатов измерений в ПЭВМ.

Посредством ПВЭМ и прикладных программных средств организуется автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора-интерпретатора и производится управление режимами работы аппаратуры АСН-7/Ш-64, расчет характеристик и параметров микросейсмических и сейсмоакустических сигналов, автоматизированная обработка, накопление и хранение информации.

Кроме того АРМ оператора позволяет производить расчеты маркшейдерских координат и энергий зарегистрированных микросейсмических и сейсмоакустических сигналов, построение трехмерных карт гипоцентров и карт сейсмоактивности с определением степени удароопасно-сти контролируемых участков шахтных полей.

Место нанесения знака поверки

Рисунок 4 - Аппаратура АСН-7/Ш-64 в стойке, вид спереди

Примеры схемы пломбировки от несанкционированного доступа приведены на рисунках 2 (вид сзади) и 5.

На рис.2 пломба в виде наклейки, закрывающая доступ к монтажному винту.

На рис. 5 пломбы в виде наклеек, разрушаемых при открытии.

Знак поверки наносится способом галограммы на место, указанное на рис. 4.

Рисунок 5 - Схемы пломбировки БСПИ и АСН-7/Ш-64

Программное обеспечение

системы представляет собой программный комплекс (ПК) «Программа первичной обработки сигналов и управления базой данных автоматического сейсмокомплекса RELOS-64». Программная часть системы функционирует в аппаратной среде ПЭВМ.

Метрологически значимой частью ПО является файл Relos.exe, выполняющий функции сбора и математической обработки информации, и является неотъемлемой частью системы сейсмоакустической измерительной Релос-Р/Ш-64.

ПО системы и ее функциональные программные средства включают в себя:

- программные средства сбора информации;

- программные средства транспортировки информации;

- программные средства хранения, преобразования и обработки информации;

- программные средства представления информации.

Функциональные программные средства ПО обеспечивают автоматизированную генерацию управляющих команд и настройку существующего программного обеспечения на выполнение функций системы в конкретной информационной обстановке.

Прикладные программы ПО обеспечивают целевое назначение системы и образовывают:

- средства обработки измерительной информации;

- средства формализации априорных данных;

- средства управления базой данных;

- средства комплексного анализа и интерпретации измерительной информации;

- средства визуального представления результатов измерений и их обработки.

Программное обеспечение автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора-интерпретатора функционирует под управлением операционной системы Windows 2000/Windows XP Professional, Windows 7. Идентификационные данные метрологически значимой части ПО приведены в табл. 1.

аблица 1 - Идентификационные данные метрологически значимой части ПО

Уровень защиты ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 высокий. Влияние ПО на метрологические характеристики измерения виброскорости отсутствует.

Технические характеристики

Рабочий диапазон частот, Гц...............................................................от 15 до 430

Диапазон измерения виброскорости, мм/с.................................................от 1 до 100

Номинальное значение коэффициента преобразования напряжения, В в скорость перемещения, мм/с (чувствительности) измерительных каналов на частоте 160 Гц, при коэффициенте усиления 60 дБ,.................................................................................................19 200

Отклонение от поминального значения коэффициента преобразования измерительного канала при коэффициенте усиления 60 дБ, на частоте 160 Гц........................................ ±10 %

Уровень собственных шумов, приведённых к входу, м/с, не более.......................2,8 *10-7

Максимальный входной сигнал (при коэффициенте гармоник не более 1 %), м/с, не менее.........................................................................................1,8* 10-4

Динамический диапазон, дБ, не менее

Неравномерность амплитудно-частотной характеристики, дБ, не более

Диапазон регулировки коэффициента усиления, дБ........................................60 до 120

Дискретность переключения коэффициента усиления в диапазоне от 60 до 120, дБ

Пределы допускаемой относительной погрешности установки чувствительности, дБ

Коэффициент переходного затухания между измерительными каналами, дБ, не более................................................................................................... минус 30

Номинальное значение частоты дискретизации, Гц............................................... 2000

Отклонение от номинального значения частоты дискретизации, %................не более ± 0,002

Границы допускаемой относительной погрешности измерения виброскорости для доверительной вероятности Р = 0,95 на частоте 160 Гц, %....................................................±15

Напряжение питания сети переменного тока, В.................................................. (220± 22)

Габаритные размеры: отдельных блоков, мм, не более (ДШВ).......................................................500 х 230 х 270

стоек ССОД , мм не более масса (ДШВ)............................................................600 х 600 х 1800

Масса отдельных переносных блоков, кг, не более

Масса стоек ССОД, кг, не более

Электрическое сопротивление защитного заземления, Ом, не более

Сопротивление электрической изоляции для наземной части системы: - в нормальных условиях, МОм не менее

- при температуре окружающей среды 30 °С и относительной влажности 80 %, не менее

- при температуре окружающего воздуха 25 °С и относительной влажности 90 %.. ..2

Степень защиты оболочек по ГОСТ 14254-96:

- подземных блоков телеметрической аппаратуры ТАППС-М .......................IP65

- поверхностных блоков АПИ-М/Ш телеметрической аппаратуры

- аппаратуры селекции и накопления с/сигналов АСН-7/Ш-64

Время восстановления, ч, не более

Время наработки на отказ, ч, не менее.................................................................35 000

Средник срок службы, лет

Рабочие условия эксплуатации системы сейсмоакустической измерительной Релос-Р/Ш-64: для подземной части системы:

температура окружающей среды, °С.......................................................от 0 до плюс 30

относительная влажность воздуха, %..........................................................90 при 30 °С

напряжение питания сети постоянного тока, В..................................................±(12± 0,5)

пульсации напряжения, мВ , не более.......................................................................20

для наземной части системы:

температура окружающей среды, °С..............................................от плюс 10 до плюс 30

относительная влажность воздуха %,............................................................90 при 25 °С

атмосферное давление, кПа ......................................................................от 70 до 106,7

Знак утверждения типа

выполняется на специальном шильдике фотоспособом и крепится на лицевой панели аппаратуры селекции и накопления (АСН-7/Ш-64), входящей в состав системы, а также на титульном листе руководства по эксплуатации НТЦА2 909.120 РЭ типографским способом.

Комплектность

Комплектность системы сейсмоакустической измерительной Релос-Р/Ш-64 приведена в таблице 2.

аблица 2 - Комплектность системы сейсмоакустической измерительной Релос-Р/Ш-64

Поверка

осуществляется в соответствии с документом 18-18/012 МП «Система сейсмоакустическая измерительная Релос-Р/Ш-64. Методика поверки», утвержденным ГЦИ СИ ФБУ «Красноярский ЦСМ» 04.09.2015 г.

Основные средства поверки:

- калибратор 8003, № по Гос. реестру 25732-03;

- осциллограф С1-83, № по Гос. реестру 6979-86;

- генератор прецизионный низкочастотный ГЗ-122 с диапазоном частот от 0,001 до 1999999,999 Гц и погрешностью ± 5-10-7;

- аттенюатор образцовый ступенчатый АО-4 с диапазоном устанавливаемых ослаблений от 0 до 111 Дб с дискретностью 0,1 дБ и погрешностью установки ± 0,02 дБ;

- вольтметр универсальный цифровой В7-39, № по Гос. реестру 9542-84.

Сведения о методах измерений

Методика измерений содержится в документе «Руководство по эксплуатации» НТЦА2 909.120 РЭ, раздел 2.6 «Порядок работы».

Нормативные документы

1. ГОСТ Р 8.596-2002 «ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения».

2. ГОСТ 22261-94 «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

3. ТУ 4012-003-10171731-2014.