автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.01, диссертация на тему:Разработка способа и средств повышения точности маркшейдерских наблюдений микродеформаций массива горных пород и сооружений

г г

г

о

На правах рукописи

СПИРИДОНОВ ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ

УДК 62X1:528.78

РАЗРАБОТКА СПОСОБА И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ МАРКШЕЙДЕРСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ МИКРОДЕФОРМАЦИЙ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И СООРУЖЕНИЙ

Специальность 0S.1S.0I - "Марюпейдгрн»"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой стелена ындмдата техюпесжкх наук

Мосгаа 1995 г.

На прапах рукописи

СПИРИДОНОВ ВАЛЕРИЙ ПЕТРОВИЧ

УДК 622.1:528.78

РАЗРАБОТКА СПОСОБА IIСРВДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ МАРКШЕПДЫЧ К11Х НАБЛЮДШИЙ МИКРОДЕФОРМАЦИП МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД И СООРУЖК1 ГЧП

Специальность 0S.IS.01 - "Маркшейдерия"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени/ каялплата технических наук

Москпа 1995 г.

Г.Цюта выполнена в Московском I осударственном открытом университет«

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

В.3.Пащенков

(официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Иофис М.А.

кандидат технических наук, доцент Бухаров Н.Г.

Ведущее предприятие институт "ГИПРОЦВЕТМЕТ"

Злшпа диссершции состоится в /у часов на заседании

диссертационного совета Д 053.20.01 при Московском государственном открытом университете но адресу: 129805, г.Москва, ул.Павла Корчагина, 22.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственною открытою уннверси1 ста.

Автореферат разослан " ^^ 199^г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, Ю.Н.Захаров

профессор

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ.

Открытые м подземные горные работы сопровождаются сдвижением поверхности и деформацией, попадающих в юиу елвнженнй зданий и сооружении.

Систематический контроль за состоянием земной поверхности. бгрюн карьеров, а также зданий и сооружений, позволяет своевременно прогношроваи. их состояние, принимать необходимые меры по обеспечению функционирования объектов.

При существующей практике сдвижения поверхности, сохранность зданий и сооружений оценивают по смещению системы закрепленных реперов при помощи непосредственных инструментальных наблюдений. Существующие методы ранней диагностики макродеформаций зданий и сооружений не хярак1ери<укп начальный момент сдвижения. Условия производства наблюдений не всегда отвечают требованиям безопасности и приводят к значительным 1атрагам времени квалифицированного персонала. Поэтому разработка способа определения микросмещения точек в автоматическом режиме актуальна и направленна на повышение производительности и безопасности мяркшсГпгроих работ по наблюдению за сохранностью поверхности н расположенных на ней здании и сооружений.

Система определения смещения реперов основывается на использовании оптических квантовых генераторов, позволяющих в автоматическом режиме: опрашивать закрепленные ка реперах фотопрнемннки, смещение которых контролируется в непрерывном и дискретном режимах.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Повышение точности и оперативности маркшейдерских наблюдений за состоянием земной поверхности, зданий и сооружений при горных работах.

ОСНОВНАЯ ИДЕЯ РАБОТЫ.

Заключается в повышении точности контроля начальною перио де и процессами сдвижения горных пород и деформацией сооружении па осноне стабилизации лазерного излучения и конструктивных особенностей фоюприемных устройств (ФПУ).

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

- Разработка нового способа определения мнкросмешевий ючек я вер1икат1.нон и горизонтальной плоскостях, повышают«» точность маркшейдерских измерений:

- аи.пиз и устанопленне источников погрешностей лач-рною и (лучения и фоюприемных устройств маркшейдерских инорчченюв. н\ н шямиеиа

ре (у п.гап! измерений, методы устранения или уменьшения «о шикающих ошибок

- усыновление зависимости частоты и мощности выходного лазерного и шучешш от параметров резонатора, влияющих на точность маркшейдерских измерений;

- разработка системы стабилизации газовых оптических квантовых тенераюров. применяемых в маркшейдерском деле;

• установление зависимостей изменения тока засветки фотодиода от перемещения ФПУ в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

- экспериментальная проверка автоматизированное системы определения смещения реперов, закрепленных на массиве горных пород и сооружениях.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

- Обзор н анализ литературных источников.

- Графо аналитический метод исследования процесса стабили цни ' ллерного излучения.

- Экспериментальные исследования в лабораторных и промышленных

условиях.

- Анализ экспериментальных данных на ЭВМ.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ЗАЩИЩАЕМЫЕ В РАБОТЕ.

Способ обнаружения и измерения микродеформацнй массива горных породи сооружений, основанный на использовании лазерного излучения и фстоприемных устройств.

2. Система стабилизации лазерного излучения, повышающая точность маркшейдерских измерений.

3. Автоматизированная система определения смещения закрепленных на обьекгереперов в вертикальной, горизонтальной и продольной плоскостях.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИИ, ВЫВОДОВ И

РЕКОМЕНДАЦИЙ ОБУСЛОВЛЕНЫ И ПОДТВЕРЖДАЮТСЯ .

Корректным использованием достижений в области геомеханики, Маркшейдерского инструментоведсния. Экслеримещальнс&проиеркон в лаборатопных и промышленных условиях. Сходимость результатов состявила 80%.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ.

1. Заключается в повышении производительности, точи ост и безопасности производства маркшейдерски« наблюдений микродеформацнй на основе разработанной ивюматншрованной системы кшсрсиия смещении горных породи сооружений во времсии н нроссраистве.

2. Усыновление зависимости выходного ;шц>ного излучения от яарамегров резонатира. влияющих на точное а, *и;;кцлйисрских измерений.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ.

1. Разработан нсвый способ автоматического определения смещения тчс» объекта ■ вертикальной н горизонтальной плоскости*, что при работе в дискретном н непрерывном режиме позволяет повысить точность и оперативное™, измерений в 2-3 раза, улучшить безопасность работ.

2. Разработана система стабилизации лазерного излучения и унифицированный блок питания, повышающие надежность маркшейдерских измерений.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ.

Способ и система обнаружения и измерений микродеформаций прннягы (,м использования на наблюдательных станциях "Мосспгцподоемшахтопроходка"

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.

Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных конференциях Московского государственного открытого университета в 1988-1994 г.г.; Кустовом семинаре: "Современные проблемы информационных технологий", Москва, июнь 1993 г.; Научно-практическом семинаре: "Проблема повышения надежности, уровня безаварийности эксплуатации эдектротехнических и электромеханических систем, комплексов и оборудования горных и промышленных предприятий", Москва, октябрь 1993 г.; Межрегиональном научно-техническом сочетании маркшейдеров: "Тоннепыт маркшейдерия в условиях перехода к рыночным отношениям". Москва, апрель 1994 г., научных конференциях МГОУ 1987-1995 г.г..

ПУБЛИКАЦИИ.

Основные положения исследований отражены в 7 печатных работах.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ.

Диссертация состоит из введения, четырех глаы и заключения, изложена на

_страницах машинописного текста, включает_. рисунка,__

таблицы,__фотографии, список использованной литературы из 102

наименований. D приложении к диссертации приведены документы, подтверждающие использование результатов работы н их эффективность.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

В первой главе рассмотрено современное состояние методов контроля за сдвижением и деформацией горных пород и сооружений.

Эксплуатация месторождений полезных ископаемых и соору жений невозможна без органипшин маркшейдерских наблюдений за сдиижением m.icchb.i

i орных пород и земной поверхности в юне ведения горных работ. Оперативное н качесиинное выполнение этою комплекса маркшейдерского обесьечения !Ю1М '*но прн постоянном совершенствовании методики проведения работ, применении принципиально новых высокопроизводительных технических средств и маркшеГ'дерских инструментов.

С освоением н усовершенствованием промышленностью газовых лазеров, итерирующих монохроматическое излучение в видимой области спектра, а ыгжс возможностью применения ЭВМ для обработки данных, появились реальные предпосылки в получении наиболее полной информации о деформационных процессах исследуемых объектов.

Большой вклад в решение задач, связанных с изучением процесса сдвижения, деформаций горных пород и сооружений, внесли такие ученые как ( .1 .Авершин, В.И.Борщ-Компанигц, А.ВЛацаринный, В.Г.Чотеев, И Г.Лисица, А.М.Медянцев, В.Н.Попов. Ю.И.Туринцев. М.А.Иофис. Г.Л.Фесенко, В.И.Зобин, М.Н.Коршксв, А.М.Молчанов, И.А.Петухов. В.Л.Самарин и др.

Основополагающими работами по созданию и применению электронно-оптических приборов и инструментов являются научные труды таких ученых, как: Лебедев A.A., Бородулин Г.Н., Фельдман Г.А., Демушкин H.A., Пащенков В.З., Туринцев Ю.И., Депярь ЮЛ., Якушенков Ю.Г. и др.

Исхода из анализа современного состояния методов и параметров свеюдальномеров и лазеров, применяемых для маркшейдерско-геодезических ■нмерений деформации горных пород и сооружений, можно заключить следующее:

-современные маркшейдерские технические среде 1ва обеспечивают с необходимой точностью измерение макродеформаций, остаются не исследованными вопросы наблюдения микродеформаций, которые сопровождают эксплуатацию различных сооружений при проведении i орных работ;

• внастоящее время, благодаря применению новейшей элементной базы и микропроцессоров, в развитии свеюдальномерной техники наблюдается тенденция увеличения дальности действия приборов, улучшение их эксплуатационных характеристик, а также значительное уменьшение габиритов и массы, в ю же время точность измерений у серийных приборов не удовлетворяет современным запросам горной промышленности в части определения микродеформацмй;

-полностью не реализовали себя лазеры, как многофункциональные (содезическне приборы за наблюдением деформаций i орных пород и сооружений, ¡Diя высокоточного контроля перемещений естественных и искусственных объектов к «сршкольной и гори>онтальноЙ отоскопах:

- при производстве полевых работ не полностью учитывается влияние внешних переменных факторов и изменение режима работы приборов, а э го не дает полно! реализации потенциальных возможностей инструментов;

- не полностью разработаны методы съема н обработки информации на основе законов математической статистики н применения ЭВМ.

Во второй главе рассматривается разработка способа маркшейдерских наблюдений микродеформаций массива горных пород н сооружений с применением электроннооптической системы.

Световой луч, ориентированный определенным образом, является опорной линией или создает световую плоскость, относительно которых при помощи фотоприемных устройств могут выполняться необходимые маркшейдерские измерения.

Конструктивно маркшейдерские фотоприемные устройства, на сегодня, имеют одни фотоэлемент или многоматричную схему расположения фотоэлементов, а метод измерения расстояния между дальномером и объектом наблюдения сводится к определению соответствующего интервала времени между зондирующим и отраженным сигналом от объекта.

Создание нового способа измерения смещения точек в вертикальной и горизонтальной ллоскостях вызвано необходимостью, во-первых, постоянного контроля деформаций горных пород и сооружений, во-вторых, полной автоматизацией процесса контроля смещения, повышением точности при уменьшении времени измерений, в третьих, повышением безопасности измерительных работ, возможностью исключить пребывание человека в зоне съема информации.

Объектами для такого вида контроля являются подземные выработки, отвалы н борта карьеров, надшахтные комплексы, высотные сооружения и отдельные элементы конструкций атомных н гидроэлектростанций, ускорителей.

При подземных разработках, после образования пустот, происходит потеря устойчивости пород, приводящая к деформации я сдвижению массива горных пород и земной поверхности, исследования которых предъявляют повышенные требования к маркшейдерским наблюдениям за их процессом.

В случае разработок месторождений открытым способом часто встречаются участки, которые из-за сложности гидрогеологических условий ведения горных работ существенно затрудняют производство маркшейдерского контроля. {Стактт участкам относятся откосы, подверженные оползневым процессам, забоя гидромеханической разработки, крутые и отвесные откосы с заколамщ исянп-шими козырьками, уступы интенсивного оползания и обрушения порол, требующие оперативного контроля, гидроотвалы. Эти объекты мало удобны .тля наблюдений.

ОI делышЙ задачей геодезического обеспеченна следует рассматривать работы но контролю за деформациями строящих« и эксплуатируемых сооружений и плотин.

Особое место для контроля деформаций отводится таким объектам, как и тошные электростанции и установки типа "Токаыак".

Конструктивные особенности фундаментов и отдельных элементов ► инструкций требуют постоянного автоматического контроля за их состоянием. 11ри работе реакторов и ускорителей необходим постоянный контроль, исключающий присутствие человека.

Предлагаемый способ заключается в фиксации смещения закрепленных на исследуемом объекте реперов в горизонтальной и вертикальной плоскостях по н 1мснснин> тока засветки фотоприемных устройств, закрепленных на реперах.

, Рассмотрим конструкцию фотоприемного устройства (Рис. 1.). Фотонриемное устройство формируется путем набора из отдельных . фоючуштънтельных элементов (иногда из готовых одноэлементных фоюприемников) или выделением фоточувствительных площадок на единой подложке мегодами фотолиготрафин. Между каждым элементом существует полная метрическая развязка, имеющая самостоятельный канал обработки сит нала. Фотоэлементы (фотодиоды) по отношению друг к другу смещены на половину приемной зоны - Ь см, под углом наклона - а, что обеспечивает перекрытие принимаемого излучения и исключает зазоры между фотодиодами. Фотодиоды работают в режиме генерации, а это дает возможность упрощения коне [рутении приемной части.

Сущность работы фотопрнемной системы с лазерным сканированием, сводится к следующему:

• распределение яркости объекта наблюдения при лазерном сканировании фокусируется на фоточувствительную поверхность фотоприемного устройства;

- фоторолик каждого элемента пропорционален засвеченной части фотодиода, т.е. определенному числу засвеченных ячеек соответствует свой ток засветки.

Путем периодического последовательного опроса каждого элемента системы н с>ш1ывания содержащейся в нем информации на выходе устройства получают фотоюк, пропорциональный площади засветки фотодиода.

Данная система работает в реальном масштабе времени ("мгновенного" действия) и я режиме накопления сигнала с полной электрической развязкой отдельных фоюпрнешшкев и с внутренними электрическими связями между ними-

В случае деформации базы, происходит смещение фотоприемного устройства относительно луча излучения. Луч лазера засвечивает разные фотодиоды (Рис.2.). Смещение находится нт треугольника ЛВС.

Конструкция фотоприемного устройства

Рис.1.

Принцип измерения смешения реперов от изменения тока засветки

лазер

А

А / В

БАЗА

Рис.2.

Отношение различных пар сторон прямоугольника есть тригонометрические функции острого угла А.

Л= Л1/1,

где А - угол наклона фотодиодов;

/- шаг смешения центров фотодиодов; Л/ - величина смещения, т.е. деформация объекта.

(I)

В зависимости от числа освещенных ячеек фотодиодов, каждая из которых имеет свой ток заснетки и порог срабатывания, на выходе фотоприемного уаройства получаем результирующий сигнал. от сигнал (зииснт от п ю тост

облучения. Плотность падающего лучистого потока на облучаемую поверхность К » определяете! отношением лучистого потока упавшего на поверхность и равномерно распределившегося по ней, к величине площади этой поверхности 481

<1Ф

Еп=азо (2)

Следует отметить, что плотность облучения может определяться в любой ■очке поля излучения как отношение потока, пронизывающего с одной стороны мекоюрый плоский контур, к площади, ограниченной этим контуром. Поэтому при повороте контура будет меняться поток, пронизывающий контур, а I чедоьа гелию, будет меняться плотность облучения. Ток засветки 1< есть функция о г Д/.

1,=ЦД1) (3)

Величина деформации Д/ равна разности смещений между I и 2 лучем лак-рисах) излучения

Д(4)

, С фотодиодов результирующий сигнал поступает на усилитель и схему обработки, затем на общее запоминающее устройство (ОЗУ), с последующим выводом всей кар ганы деформации объекта на экран дисплея ЭВМ или графопостроитель.

0 | характера объекта и условий контроля зависит применяемый дискретный или непрерывный режим работы системы. Так, при контроле смещений уступов и бортов карьеров применим дискретный режим работы. В этом случае, полная картина деформации зависит от интервала (шага) между реперами в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

На объектах, требующих постоянного контроля в автоматическом режиме, исключая присутствие измерителя, применим непрерывный режим излучения. В данном случае точность смещений определяется размером ячейки отдельного фотодиода, когда лазерный луч постоянно сканирует по фотоприемному устройству. .

' При работе лазерным визиром типа ЛВ-5М возможно использование наклонного луча (Рис.3.).

Использование наклонного луча лазера

Рнс.З.

Лабораторные исследования изменения фототек» при различной площади засветки фотоэлементов (фотодиодов, фотоумножителей) при лазерном сканировании подтверждают работоспособность данного способа наблюдений за деформацией сооружений (Рис.4).

График изменениа тока засветки фотодиода Ь

В Tpcibeii главе дан анализ совместного применения оптических квантовых генераторов г «л! -0.63 мкм, фотоприемных устройств и факторов влияющих на их работу.

Точного, контре^» микродеформаций с помощью лазера зависит от стабильности iiajj i4tip'>9 лазерного излучения (частоты, мошпости изл>ченхя и

величины пульсаций выходного излучения) и точности регистрации положения лазерного пучка фотопрнемным устройством. Стабильность частоты выходного излучения лазера, зависящая от параметров резонатора, показателя преломления на пути распространения колебаний, влияет на точность маркшейдерских измерений. Пределы деформаций сооружений составляют: 0.2 10*3 .5 щ-З м Точность системы должна быть в три раза выше этих пределов. На основании полученных данных разработана новая система стабилизации мощности излучения Не-№ лазера. Конструкция лазерного дальномера упрощается за счет применения новой элементной базы н разработанного универсального блока питания.

Система стабилизации мощности лазерного излучения (Рис.5.) включает в себя, неразрывно с блоком питания, схему преобразования и контроля лазерного излучения. Система позволяет контролировать два параметра: изменения тока нахачкн и светового потока. В блоке питания формируется сигнал для автоматической подстройки выходного напряжения. Увеличение частоты сигнала выходного напряжения на 1-3 кГц приводит к снижению величины пульсаций напряжения питания при токе разряда 10 мА на 100 В.

Блок-схема стабилизации мощности излучения лазера

I- блок питания, 2- балластный резистор, 3- газоразрядная трубка,

4- преобразователь лазерного излучения, 5- фотодиод, б- усилитель.

Рис.5.

При использовании данной системы стабилизации лазерного излучения потери мощности составили 5-10 процентов, обеспечивается большая точность и быстродействие регулирования мощности излучения. Нестабильность мощности излучения снижается до 0,01% за 10 минут работы, а уровень пульсаций выходного излучения до 0,3%.

Блок-схема установки для исследования флуктуаций мощности излучения приведена на Рис.6.

и

Блок-схема установки для исследования флуктуаций мощности излучения лазера

6

1- лазер, 2- блок питания, 3- преобразователь лазерного излучения, 4- фотодиод, 5- усилитель, 6-объектив, 7- фотоприемник, 8- компенсационный усилитель, 9- самопишущий прибор.

Рис.6.

Характерные изменения флуктуаций мощности ОКГ

а). б).

а- флуктуации мощности излучения ОКГ-13 б- с системой стабилизации лазерного излучения

Ри:.7.

Характерные изменения флуктуации мощности газового оптического квантового [енератора представлены на Рис.7.

Исследование системы стабилизации лазерного излучения позволяет заключи п. следующее:

■ излучение газовых Не-Ые лазеров нестабильно по мощности;

- величина нестабильности для каждого лазера различна;

- наибольшие значения нестабильности наблюдаются в первый период после включения лазера;

- продолжительность относительной стабилизации составляет от 5 до 35 минут для исследуемых приборов:

- в схеме без доработки нестабильность мощности излучения имеет значительную величину от 8% до 10%;

- с использованием новой системы стабилизации мощности лазерного излучения получены положительные результаты (3%-5%).

Разработанная система стабилизации лазерного излучения полностью перекрывает пределы измерений микросмещений горных пород и микродеформаций сооружений.

В четвертой главе даны результаты лабораторных, стендовых н промышленных испытаний.

Исходя из анализа материала изготовления, конструкции и применения фотоприемных устройств для области спектральной чувствительности »2=0,5-1,0 мкм лабораторные исследования показывают, что для маркшейдерских инструментов в инфракрасной области спектра применимы фотоумножители, а для видимой • фотодиоды.

Результаты стендовых испытаний показаны на Рис.8.

Из графиков видно, что автоматизированная система контроля состояния массива горных пород и сооружений позволяет осуществлять контроль " ■

микродеформаций в вертикальной, горизонтальной и продольной плоскостях в пределах 100- 3000 мкм.

Используя характеристики направленности источника, приемника излучения и способы развертки излучения, можно существенно расширить применение данного метода.

Перспективным направлением контроля деформации горных пород и сооружений является применение сканирующих оптико-электронных схем лазерного контроля, позволяющих обнаруживать и следить за любыми отклонениями параметров исследуемого объекта, препятствующих нормальному функционированию в соответствии с нормативными критериями работоспособности.

Характеристики изменения тока засветки фотодиода 1 от перемещения ФПУ, I

а) б горизонтальной плоскости

Т-1-Г

1400 1800 2800 С МКМ

б) в вертикальной плоскости

1-Г

1400 1800

МКМ

1з .шА 0,300

в) в продольной плоскости

0,200 0,100

г юо

-г-

200

700 900

*Т-

1000

10000

МКМ

Рис.8.

Обобщенно* структурна* схема сканирующей оптико-электронной системы лазерного контроля (СОЭСЛК) представлена на рис.9. Она включает блок излучателя - I, приемник излучения - II, блок обработки информации - 111.

Блок излучателя включает; лазер, ОК • коллиматор для уменьшения расходимости излучения, систему стабилизации лазерного излучения, М -модулятор. II - преобразователь геометрических параметров лазерных пучков, включающий в себя дифлектор - систему ориентации луча в пространстве, О • обьектиа.

Блок приемника излучения состоит из О - объектива, СФ - светофильтра для специальной селекции лазерного излучения на фоне оптических помех, ФД -фотодиода или фотоумножителя, У - усилителя, АЦП, ОЗУ - общее запоминающее устройство.

Структурная схема сканирующей оптико-электронной системы лазерного контроля_

a zz

II /®НЕНЕНЕЬЕЬЕЗ

jj Г

ЭВМ III ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ

Рис.9.

Синхронизацию информационных потоков н управляющих воздействий а также обработку и индикацию результатов контроля осуществляет персональная ЭВМ (или микропроцессор, если объем вычислений невелик).

Понятно, что в зависимости от характера'решаемых задач и новых разработок отдельных элементов, данная схема может изменяться.

Основными вариантами компоновки структурных схем для конкретных задач контроля, в зависимости от расположения излучателя, объекта и приемника излучения могут быть схемы с односторонним и двухсторонним контролем. По характеру ориентации луча в пространстве, а также его расходимости, различают схемы с веерным н параллельным сканированием.

Алгоритм измерений сдвижения горных пород и сооружений

Рис.10.

сходящимся, расходящимся и параллельным пучком лучей.

Последняя (автоколпимационная) схема позволяет с высокой точностью регистрировать наклоны объекта относительно луча, а также обеспечить повышенную глубину резкости при сканировании.

Электронно-оптическне дифлекторы наиболее перспективные по отношению к оптико-механическим.

В работ: показана перспективность применения комплексной статистической обработки результатов измерений на мнкроЭВМ.

Информация измерений может быть дополнена данными различных датчиков (температуры, давления, радиации, запыленности и т.д.). При широком динамическом диапазоне выходных сигналов датчиков целесообразно автоматическое переключение диапазонов. Это реализуется микроЭВМ. Усредняя результаты нескольких измерений, можно уменьшить влияние случайных помех. Микро-ЭВМ принижает решение о необходимости продолжать выборку, если отклонение от среднего значения превышает допустимое.

В случае изменения характеристик датчиков во времени, микро-ЭВМ производит их коррекцию. Это позволяет получать от датчиков правильную информацию в течении всего срока нх службы. С помощью микро-ЭВМ производится постоянная самодиагностика системы в целом. Это дает возможность полностью автоматизировать процесс измерений и контроля за сдвижением горных пород и сооружений.

Алгоритм измерений представлен на Рис.10.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная задача по разработке способа и средств автоматического контроля процесса сдвижения земной поверхности и деформации сооружений, что позволяет обеспечить оперативность наблюдений и способствует безаварийной эксплуатации месторождений полезных ископаемых и сооружений. Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Разработан новый способ определения микродеформаций массива горных пород и сооружений на основе стабилизации параметров лазерных источников излучения.

2. Разработана автоматизированная система контроля состояния массива горных пород и сооружений на основе применения новых способов съема информации и использования в схеме конструктивных особенностей лазеров и фотоприемных устройств.

3. Установлены зависимости тока засветки фотодиода от перемещения фотоприемного устройства в вертикальной, горизонтальной и продольной плоскостях.

4. Предложенные способ н средства автоматического контроля микродеформаций прошли проверку в промышленных условиях н подтвердили высокую точность.

5. Разработана система стабилизации лазерного излучения для Пе-Ие оптических квантовых генераторов.

6. Разработан алгоритм и программы обработки информации по слежению за смещением горных пород и деформацией сооружений.

Основные положения диссертация опубликованы в следующих рибошх:

1. Перспективы совместного применения датчиков и микро-г)ВМ дли маркшейдерских измерений. "Маркшейдерский вестник", вын.1,М.,199:>., с1Н-2».

2. Метод фогопрнемного контроля смешений горных пород и сооружений. "Маркшейдерский вестник", вып. 2, М., 1994., с. 69-73.

3. Фотонриемные устройства светодальномеров. "Маркшейдерский вестник", вып. 2, М., 1994, с. 60-62.

4. Исследование методов стабилизации мощности излучения геодезических лазеров. Сб. "Вопросы рационального использования недр", М., изд. ВЗПИ, 19»>|,

5. Источники питания геодезических приборов. СБ. "Вопросы рационального использования недр", М., гад. ВЗПИ, 1991, с. 81-84.

6. Фотоприемные устройства светодальномеров. Сб. "Вопросы рационального использования недр", М., изд. ВЗПИ, 1991, с. 77-80.

7. Непрерывный газовый лазер. Авторское свидетельство N 1618240, Москва, 1988. Соавтор: Милинкнс Б.М.

с. 84-89.

Подписано ь печать ¿¿.11.95г. Заказ № / " ■ ТирлА- 100 Тип. МГОУ.