Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках
Описан принцип построения и функциональные возможности узлов и блоков аналоговой и цифровой обработки сигналов шахтного портативного анализатора «ШАИ-8». Представлено краткое описание встроенного программного обеспечения для управления основными функциями анализатора, визуализации текущих измерений...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Наука та інновації |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116066 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках / М.Г. Тиркель, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.В. Хлюстов, А.В. Савченко, Н.Б. Молошникова // Наука та інновації. — 2012. — Т. 8, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-116066 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1160662017-04-20T03:02:22Z Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках Тиркель, М.Г. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Хлюстов, Н.В. Савченко, А.В. Молошникова, Н.Б. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Описан принцип построения и функциональные возможности узлов и блоков аналоговой и цифровой обработки сигналов шахтного портативного анализатора «ШАИ-8». Представлено краткое описание встроенного программного обеспечения для управления основными функциями анализатора, визуализации текущих измерений, сохранения результатов измерения для последующего анализа и обработки в стационарных условиях. Приведены основные технические характеристики анализатора. Описано принцип побудови й функціональні можливості вузлів і блоків аналогового і цифрового оброблення сигналів шахтного портативного аналізатора «ШАИ-8». Наведено короткий опис вбудованого програмного забезпечення для керування основними функціями аналізатора, візуалізації поточних вимірювань, збереження результатів вимірювання для подальшого аналізу й оброблення у стаціонарних умовах. Наведені основні технічні характеристики аналізатора. Design and functional capabilities of analog and digital signal processing modules and units of portable analyzer for exploration in mines («ШАИ-8») is described. A brief description of embedded software to control the analyzer main functions, visualization of current measurements, and storage of measurement results for further analysis and processing in laboratory conditions is presented. The main specifications of analyzer are given. 2012 Article Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках / М.Г. Тиркель, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.В. Хлюстов, А.В. Савченко, Н.Б. Молошникова // Наука та інновації. — 2012. — Т. 8, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin8.01.011 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116066 ru Наука та інновації Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| spellingShingle |
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Тиркель, М.Г. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Хлюстов, Н.В. Савченко, А.В. Молошникова, Н.Б. Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках Наука та інновації |
| description |
Описан принцип построения и функциональные возможности узлов и блоков аналоговой и цифровой обработки
сигналов шахтного портативного анализатора «ШАИ-8». Представлено краткое описание встроенного программного обеспечения для управления основными функциями анализатора, визуализации текущих измерений, сохранения результатов измерения для последующего анализа и обработки в стационарных условиях. Приведены основные технические характеристики анализатора. |
| format |
Article |
| author |
Тиркель, М.Г. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Хлюстов, Н.В. Савченко, А.В. Молошникова, Н.Б. |
| author_facet |
Тиркель, М.Г. Туманов, В.В. Архипенко, А.И. Хлюстов, Н.В. Савченко, А.В. Молошникова, Н.Б. |
| author_sort |
Тиркель, М.Г. |
| title |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| title_short |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| title_full |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| title_fullStr |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| title_full_unstemmed |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| title_sort |
шахтный портативный анализатор «шаи-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116066 |
| citation_txt |
Шахтный портативный анализатор «ШАИ-8» для измерения и анализа сигналов естественного импульсного электромагнитного поля в горных выработках / М.Г. Тиркель, В.В. Туманов, А.И. Архипенко, Н.В. Хлюстов, А.В. Савченко, Н.Б. Молошникова // Наука та інновації. — 2012. — Т. 8, № 1. — С. 11-17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Наука та інновації |
| work_keys_str_mv |
AT tirkelʹmg šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah AT tumanovvv šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah AT arhipenkoai šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah AT hlûstovnv šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah AT savčenkoav šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah AT mološnikovanb šahtnyjportativnyjanalizatoršai8dlâizmereniâianalizasignalovestestvennogoimpulʹsnogoélektromagnitnogopolâvgornyhvyrabotkah |
| first_indexed |
2025-07-08T09:48:57Z |
| last_indexed |
2025-07-08T09:48:57Z |
| _version_ |
1837071742006198272 |
| fulltext |
11
Наука та інновації. 2012. Т. 8. № 1. С. 11—17.
© М.Г. ТИРКЕЛЬ, В.В. ТУМАНОВ, А.И. АРХИПЕНКО,
Н.В. ХЛЮСТОВ, А.В. САВЧЕНКО,
Н.Б. МОЛОШНИКОВА, 2012
М.Г. Тиркель, В.В. Туманов, А.И. Архипенко,
Н.В. Хлюстов, А.В. Савченко, Н.Б. Молошникова
Украинский государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский
институт горной геологии, геомеханики и маркшейдерского дела НАН Украины, Донецк
ШАХТНЫЙ ПОРТАТИВНЫЙ АНАЛИЗАТОР «ШАИ-8»
ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗА СИГНАЛОВ ЕСТЕСТВЕННОГО
ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ
Описан принцип построения и функциональные возможности узлов и блоков аналоговой и цифровой обработки
сигналов шахтного портативного анализатора «ШАИ-8». Представлено краткое описание встроенного программно-
го обеспечения для управления основными функциями анализатора, визуализации текущих измерений, сохране-
ния результатов измерения для последующего анализа и обработки в стационарных условиях. Приведены основ-
ные технические характеристики анализатора.
К л ю ч е в ы е с л о в а: взрывозащита, искробезопасная электрическая цепь, импульсное электромагнитное поле,
шахтный портативный анализатор
Известно, что следствием механоэлектри-
ческих преобразований в минералах и горных
породах являются электрические разряды, ко-
торые сопровождаются импульсным электро-
магнитным излучением [1]. Напряженность
естественного импульсного электромагнитно-
го поля (ЕИЭМП) определяется как результат
сложения полезной составляющей, обуслов-
ленной деформационными процессами в мас-
сиве горных пород, и сигнала-помехи от ис-
точников иной физической природы, к кото-
рым могут относиться электромагнитные поля
космического, ионосферного, атмосферного и
искусственного происхождения. Нарушение
нормальной периодичности каждого из источ-
ников электромагнитного излучения вызыва-
ет изменения напряженности ЕИЭМП. Поэ-
тому при использовании естественных импу-
льсных электромагнитных полей необходимо
учитывать такие их особенности, как шумовой
характер регистрируемого сигнала, крайнюю
нестабильность во времени; наличие явно вы-
раженного суточного хода; присутствие в ре-
гистрируемом потоке мощных импульсов от
искусственных электромагнитных, в том чис-
ле радиоволновых, источников. Предпо лага-
ет ся, что часть электромагнитных импульсов в
углепородном массиве проявляется как следс-
твие геодинамических явлений, позволяющая
по интенсивности и амплитуде импульсов
(энергетический показатель ЕИЭМП) судить
о пространственном распределении напряжен-
ного состояния углепородного массива [2]. Уве-
личение этого показателя в горных выработ-
ках отмечается, как правило, на участках вы-
бросов угля, породы, газа и т.п., а уменьшение
12 ISSN 1815-2066. Science and Innovation. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
может быть связано с интенсивной трещино-
ватостью и увлажненностью пород.
В настоящее время для прогноза геодинами-
ческих явлений и изучения напряженно-де фор-
мированного состояния горных пород на осно-
ве метода ЕИЭМП используются различные
приборы («РВИНДС», «Демон», «Си меиз» и
др.). Однако практически все они не приспо-
соблены к шахтным условиям, изготовлены
зачастую на устаревшей элементной базе, а су-
ществующие единичные разработки в шахтном
исполнении (например, аппаратура «Ан гел»,
Россия) не отвечают современ ным требовани-
ям оперативности и качества прогноза. Поэ то-
му создание новой конкурентоспособной ап-
паратуры для прогноза газодинамической опас-
ности отдельных участков уго льного пласта с
целью обеспечения безопасной и стабильной
добычи угля является актуальным и безуслов-
но имеет научно-практическое значение. Такая
аппаратура, получившая название «ШАИ-8»,
была разработана в 2010 г. в Украинском госу-
дарственном научно-исследовательском и про-
ек т но-конструкторском институте горной гео-
логии, геомеханики и маркшейдерского дела
(УкрНИМИ) НАН Ук раины в рамках выпол-
нения научно-технического проекта «Розробка
шахтного портативного аналізатора електро-
магнітних імпульсів для виявлення ділянок
вуглепородного масиву, потенційно небезпеч-
них за газодінамичними явищами».
При разработке аппаратуры «ШАИ-8» осо-
бое внимание было уделено обеспечению взры-
возащиты, поскольку она должна соответство-
вать требованиям нормативно-правовых актов
Украины по охране труда и промышленной
безопасности для возможности проведения
исследований в угольных шахтах всех катего-
рий, в том числе и сверхкатегорийных, опас-
ных по газу и/или угольной пыли [3, 4, 5].
Уровень взрывозащиты аппаратуры «Руд нич-
ное особо взрывозащищенное электрообору-
дование» реализован путем применения вида
взрывозащиты «искробезопасная электричес-
кая цепь» [6]. Безопасные свойства аппарату-
ры обеспечивались применением дублирую-
щих систем защиты первичного источника
питания по предельно допустимому току и
введением в цепь обратной связи сигнала кон-
троля аварийного изменения величины пита-
ющих напряжений в соответствии с ГОСТ
22785.5, п.1.5. Блоки, имеющие повышенное
напряжение питания, оснащены дополнитель-
ными цепями гальванической развязки. Такое
решение требует применения нескольких мик-
роконтроллеров для функционирования отде-
льных узлов. Обмен командами и данными
между различными узлами анализатора про-
изводится также через цепи, имеющие гальва-
ническую развязку.
В процессе разработки «ШАИ-8» было най-
дено решение, удовлетворяющее требованиям
безопасной эксплуатации в условиях уголь-
ных шахт и получению приемлемых характе-
ристик измерительных каналов и схем предва-
рительной обработки исследуемых сигналов.
В состав шахтного портативного анализато-
ра «ШАИ-8» (рис. 1) входят следующие узлы
и модули:
антенна (может применяться различных ти-
пов — ферритовая, рамочная и т.д.);
УП — усилитель предварительный (предна-
значен для усиления входного сигнала до
уровня, достаточного для последующей об-
работки);
Атт — аттенюатор (предназначен для пред-
варительного масштабирования входного
сиг нала до уровня обработки аналого-циф-
рового преобразователя (АЦП));
Ан+ — блок анализа наличия входного им-
пульса положительной полярности (анали-
зирует входные импульсы и устанавливает
сигнал готовности при наличии входного
импульса положительной полярности);
Ан- — блок анализа наличия входного им-
пульса отрицательной полярности (анали-
зирует входные импульсы и устанавливает
сигнал готовности при наличии входного
импульса отрицательной полярности);
АЦП — аналого-цифровой преобразователь;
13ISSN 1815-2066. Наука та інновації. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
ТГ — генератор тактовых импульсов (фор-
ми рует совокупность импульсов, предназна-
чен ных для тактирования различных узлов);
ЦА — цифровой анализатор (предназначен
для формирования сигналов управления за-
поминающим устройством при наличии сиг-
налов готовности от аналоговых анализато-
ров входных импульсов положительной и
отрицательной полярности);
ДУ — драйвер управления (предназначен для
управления процессом записи выходного сиг-
нала АЦП в блок памяти);
ОЗУ — блок оперативной быстродействую-
щей памяти (предназначен для накопления
информации об амплитудных значениях вхо-
дных импульсов различной полярности);
ЦП — центральный процессор (предназначен
для общего управления процессами измере-
ния, анализа и накопления информации);
ЭНП — энергонезависимая память (предна-
значена для накопления и длительного хра-
нения результатов измерений);
УЭК — устройство управления средствами
визуализации и клавиатуры (предназначено
для управления средствами визуализации и
интерактивного взаимодействия оператора
с аппаратурой);
ДС — драйвер связи (предназначен для вза-
имодействия между центральным процес-
сором и устройством управления средства-
ми визуализации и клавиатуры);
ИНД — устройство визуализации (предна-
значено для отображения процесса измере-
ния, графического и цифрового представле-
ния результатов измерений и визуального
интерактивного взаимодействия оператора
с прибором);
Кл — клавиатура (предназначена для управ-
ления процессом измерения и интерактив-
ного взаимодействия оператора с прибором);
БП — источник питания;
БИЗ — блок искрозащиты (предназначен для
обеспечения искробезопасности).
Аналого-цифровой преобразователь произ-
водит преобразование входного сигнала в те-
чение всего времени единичного измерения.
Из-за спорадического поступления электро-
маг нитных импульсов и громадного объема
информации, необходимой для хранения и
последующего анализа, использование непре-
рывной записи всей совокупности преобразо-
ванного сигнала не представляется возможным.
Ресурсы памяти и применяемых современных
микроконтроллеров не позволяют при менять
такой способ анализа поступающего потока
информации. Для решения указанной проб-
лемы было применено схемотехническое ре-
шение анализа только импульсов, превыша-
ющих по амплитуде собственный уро вень
шумов аппаратуры, и измерение только амп-
литудного значения импульса. Это позволяет
получить компромиссное решение между ско-
ростями микроконтроллеров, объемами ис по-
льзуемой памяти и сложностью схемотехни-
ческого решения.
Так как полярность входных сигналов не-
предсказуема, возникла необходимость в со-
здании двух параллельных каналов, отдельно
обрабатывающих импульсы положительной и
отрицательной полярностей. Специфика при-
мененного конвейерного аналого-цифрового
преобразователя высокой скорости AD9057
Рис. 1. Структурная схема шахтного портативного ана-
лизатора «ШАИ-8»
14 ISSN 1815-2066. Science and Innovation. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
фирмы «Analog Devices» заключается в том,
что сигналы на его выходе появляются только
после четвертого такта тактирующего генера-
тора, что требует применения цифровой линии
задержки для синхронизации процесса записи
амплитудного значения импульса и вре мени
тактирования аналого-цифрового преобразова-
те ля. Для реализации данного требования ана-
логовая часть схемы не только выполняет фун-
кции усиления, но и формирует сигналы нали-
чия самого импульса, моментов про хождения
импульса через амплитудное зна чение и фор-
мирования сигналов установки в начальное
положение для процесса ожидания поступле-
ния следующего импульса.
Схемотехнически цифровая часть автомата
регистрации и накопления информации о посту-
пивших импульсах представляет собой синхрон-
ную схему определения прохождения импульса
через максимальное значение в момент тактиро-
вания, формирования сигналов для циф ровой
линии задержки, разрешения быстродействую-
щей памяти и записи амплитудного значения
входного импульса в память. Циф ро вая линия
задержки предназначена для синхронизации за-
писи выходного сигнала конвейерной АЦП в
ОЗУ с моментом поступления входного сигнала.
Частота тактирования аналого-цифрового пре-
образователя выбрана таким образом, чтобы за
время длительности одного входного импульса
производилось не менее 20–25 выборок текуще-
го значения входного напряжения. Это позво-
ляет снизить до минимума ошибку мгновенно-
го преобразования и, как следствие, получить
достоверную информацию об амплитудных расп-
ределениях входных импульсов и среднем плот-
ностном распределении входного потока.
Накопленная за выбранный период измере-
ния информация считывается микроконтрол-
лером из ОЗУ, систематизируется, предостав-
ляется в графическом виде оператору и сохра-
няется в энергонезависимой памяти для даль-
нейшей обработки.
В состав узла фиксации момента прохожде-
ния импульса через максимум входят (рис. 2):
ПД – пиковый детектор со схемой сброса;
Т1 – триггер фиксации момента максимума;
Т2 – триггер формирования выходного им-
пульса разрешения записи;
Т3 – триггер сброса пикового детектора;
К – компаратор максимума.
На выходе усилителя пикового детектора в
момент прохождения через максимум входно-
го сигнала происходит отрицательный пере-
пад из-за сохранения выходного напряжения
на конденсаторе пикового детектора, который
фиксируется компаратором максимума К и
поступает на вход триггера фиксации момента
максимума Т1. Сигнал с триггера Т1 поступа-
ет на вход триггера формирования импульса
разрешения записи Т2, после чего посредс-
твом триггера Т3 формируется импульс сбро-
са пикового детектора. Тактирование тригге-
ров Т1, Т2 и Т3 синхронизировано с тактиро-
ванием аналого-цифрового преобразователя,
но сдвинуто по фазам и имеет различную сква-
жность для снижения временной погрешности
преобразования амплитудного значения. Про-
цессы на триггерах Т1, Т2 и Т3 проходят за
время одного периода тактирования ана лого-
цифрового преобразователя. Канал об работки
импульсов противоположной полярности име-
ет аналогичную структуру. Для исключения
взаимного влияния каналов обработки импу-
ль сов различной полярности применяется ана-
логовая ключевая схема блокирования одно-
временной обработки. Импульсы разрешения
записи каналов различной полярности скла-
Рис. 2. Структурная схема узла, фиксирующего момент
прохождения импульса через максимум
15ISSN 1815-2066. Наука та інновації. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
дываются по принципу «или» и поступают на
вход цифровой линии задержки для обеспече-
ния синхронизации выходного сигнала при-
меняемой конвейерной схемы аналого-цифро-
вого преобразователя.
Основные параметры измерительного бло-
ка устанавливаются в интерактивном режиме
в меню параметров аппаратуры. Последние
настройки сохраняются в энергонезависимой
памяти и могут быть использованы в дальней-
шем по умолчанию. Необходимость измене-
ния текущих параметров может возникнуть с
изменением условий измерения. Для контро-
ля и дальнейшего использования все необхо-
димые значения режимов измерения сохраня-
ются вместе с данными в текущем файле.
В ходе проведения измерения в оперативной
памяти портативного шахтного анализатора
последовательно сохраняются амплитудные зна-
чения входных импульсов. По окончанию изме-
рения производится амплитудная сортировка
для получения энергетического распределения
зарегистрированных входных импульсов с це-
лью сохранения и последующего анализа. Для
оперативного контроля результаты измерений
предоставляются оператору в графическом виде.
В тестовом режиме выбора и настройки пара-
метров анализатора промежуточные данные не
сохраняются, а оперативное изменение текущих
параметров возможно без возврата в меню на-
строек. По окончанию настройки выбранные ре-
жимы сохраняются, и анализатор переходит в
рабочий режим с сохранением всех измеренных
и служебных данных.
С точки зрения программного обеспечения
микроконтроллеры разделены на «ведущий» и
«ведомый». Микроконтроллер, отвечающий за
управление и индикацию, является «ведущим»
и выполняет следующие функции:
контроль клавиатуры;
контроль графического индикатора;
сохранение текущих настроек;
оперативное управление;
взаимодействие с микроконтроллером из-
мерительного блока.
Микроконтроллер измерительного блока яв-
ляется «ведомым» и выполняет такие функции:
непосредственный процесс измерения;
прием и обработка команд ведущего микро-
контроллера;
установка режимов аналогового тракта;
первичная обработка полученных результа-
тов;
передача данных для визуализации;
сохранение данных в энергонезависимой
памяти;
взаимодействие с часами реального време-
ни;
контроль источника питания;
взаимодействие с микроконтроллером уп-
равления.
Рис. 4. Внешний вид портативного шахтного анализато-
ра «ШАИ-8»
Рис. 3. Плата ведомого микроконтроллера с узлом взры-
возащиты
16 ISSN 1815-2066. Science and Innovation. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
В обоих блоках применены микроконтрол-
леры фирмы «Atmel».
Монтаж узлов портативного шахтного ана-
лизатора выполнен печатным способом с при-
менением SMD-компонентов. Только в тех
случаях, где необходимо выполнение требова-
ний к зазорам между элементами или вывода-
ми элементов, применяются компоненты в
другом исполнении. Печатные платы монти-
руются в корпусные элементы фирмы «BOPLA».
С целью повышения безопасности транспор-
тировка и использование «ШАИ-8» в шахт-
ных условиях производится в брезентовом
чехле, оснащенном карманами для доступа к
разъемам и органам управления, фиксирую-
щимися при помощи крючковой ленты.
Печатная плата ведомого микроконтролле-
ра с узлом взрывозащиты показана на рис. 3.
Применение дублирующих элементов и спе-
цифика топологии печатной платы узла взры-
возащиты обусловлены требованиями к взры-
возащищенному электрооборудованию с ви-
дом взрывозащиты «искробезопасная элект-
рическая цепь».
Основные технические характеристики:
Уровень и вид взрывозащиты . . . . . . . . . «РО», «Иа Х»,
«IP54»
Число измерительных каналов. . . . . . . . 1
Число ступеней усиления. . . . . . . . . . . . . 256
Время измерения, с . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10, 20, 40, 60,
120, 180
Режимы измерения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . оди ночный,
цик лично-непре-
рывный
Тип энергонезависимой памяти . . . . . . . SD-карта
Габариты составных частей аппарату-
ры, мм:
блок измерительный . . . . . . . . . . . . . . . 210 × 175 × 90
антенна выносная . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 × 35 × 35
зарядное устройство. . . . . . . . . . . . . . . . 160 × 100 × 98
Масса составных частей аппаратуры, кг:
блок измерительный . . . . . . . . . . . . . . . 2,1
антенна выносная . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,9
зарядное устройство. . . . . . . . . . . . . . . . 2,3
Внешний вид шахтного портативного ана-
лизатора «ШАИ-8» изображен на рис. 4.
Для возможности проведения измерений в
шпурах и труднодоступных местах выносная
ферритовая антенна выполнена в цилиндри-
ческом корпусе, на одном из торцов которого
имеется резьба для соединения с транспорт-
ными толкателями или рукоятки для исполь-
зования в ручном варианте.
Таким образом, шахтный портативный анали-
затор электромагнитных импульсов «ШАИ-8»,
выполненный на современной элементной ба-
зе во взрывобезопасном исполнении, может и
должен быть реализован как уникальный инс-
трумент для прогнозирования газодинамичес-
кой опасности участков угольных пластов, в
т.ч. оперативного. Область применения данно-
го анализатора не ограничена комплексом за-
дач, связанных с безопасностью и эффектив-
ностью ведения горных работ на угольных
шахтах Украины, и может быть расширена за
счет полевых исследований по оценке напря-
женно-деформированного состояния любых
массивов горных пород.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воробьев А.А. О возможности электрических разрядов
в недрах Земли // Геология и геофизика. — 1970. —
№ 1. — С. 3—14.
2. Соломатин В.Н., Васильев И.Н., Мастов Ш.Р. Опыт ре-
гистрации естественного импульсного электромагнит-
ного поля при обследовании Ялтинского тоннеля //
Инженерная геология. — 1963. — № 5. — С. 30—42.
3. Правила безпеки у вугільних шахтах // НПАОП
10.0-1.01-10.
4. Система стандартов безопасности труда. Электро обо-
рудование взрывозащищенное. Термины и определе-
ния. Классификация. Маркировка // ГОСТ 12.2.020.
5. Электрооборудование взрывозащищенное. Общие тех-
ни ческие требования и методы испытаний // ГОСТ
22782.0.
6. Электрооборудование взрывозащищенное с видом взры-
возащиты «Искробезопасная электрическая цепь». Тех-
нические требования и методы испытаний // ГОСТ
22782.5.
17ISSN 1815-2066. Наука та інновації. T. 8, № 1, 2012
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
М.Г. Тіркель, В.В. Туманов, О.І. Архипенко,
Н.В. Хлюстов, О.В. Савченко, Н.Б. Молошнікова
ШАХТНИЙ ПОРТАТИВНИЙ АНАЛІЗАТОР
«ШАИ-8» ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ
ТА АНАЛІЗУ СИГНАЛІВ ПРИРОДНОГО
ІМПУЛЬСНОГО ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ
В ГІРНИЧИХ ВИРОБКАХ
Описано принцип побудови й функціональні можли-
вості вузлів і блоків аналогового і цифрового оброблен-
ня сигналів шахтного портативного аналізатора «ШАИ-8».
Наведено короткий опис вбудованого програмного за-
безпечення для керування основними функціями аналі-
затора, візуалізації поточних вимірювань, збереження
результатів вимірювання для подальшого аналізу й об-
роблення у стаціонарних умовах. Наведені основні тех-
нічні характеристики аналізатора.
Ключові слова: вибухозахист, іскробезпечний елек-
тричний ланцюг, імпульсне електромагнітне поле, шахт-
ний портативний аналізатор.
M.G. Tirkel, V.V. Tumanov, A.І. Arkhipenko,
N.V. Khlustov, A.I. Savchenko, N.B. Moloshnikova
MINE PORTABLE ANALYZER «ШАИ-8»
FOR THE MEASUREMENT AND ANALYSIS
OF SIGNALS OF NATURAL IMPULSE
ELECTROMAGNETIC FIELD IN MINES
Design and functional capabilities of analog and digital
signal processing modules and units of portable analyzer for
exploration in mines («ШАИ-8») is described. A brief de-
scription of embedded software to control the analyzer main
functions, visualization of current measurements, and stor-
age of measurement results for further analysis and process-
ing in laboratory conditions is presented. The main specifi-
cations of analyzer are given.
Key words: explosion protection, spark-proof electric
cir cuit, pulse electromagnetic field, portable analyzer for ex-
p lo ration in mines.
Стаття надійшла до редакції 14.04.11
|