專利名稱：地震傳感器陣列裝置及其數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震傳感器陣列裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，具體涉及利用可連續(xù)運(yùn)動(dòng)陸 用地震傳感器陣列(Continuous Land Streamer)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的裝置以及該裝 置的數(shù)據(jù)采集方法。
背景技術(shù)：
地震勘探和聲波無損檢測(cè)是以彈性波為測(cè)試信號(hào)的地球物理方法，測(cè)試信號(hào)可以 是人工激發(fā)或者自然激發(fā)的信號(hào)源(震源)所發(fā)出的彈性波(地震波)，信號(hào)透過地下 介質(zhì)，通過反射、折射等傳播方式到達(dá)接收傳感器陣列，由傳感器(檢波器)把攜帶 有目標(biāo)信息的彈性波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并由地震儀器或數(shù)字信號(hào)采集器記錄下來，再通過 信號(hào)數(shù)據(jù)處理和分析，確定出檢測(cè)目標(biāo)的幾何形狀和物理特征。傳統(tǒng)的陸用地震數(shù)據(jù)采集方法是采用人工插置檢波器的方法，其效率很低。尋找 一種高效快速的陸用地震檢波器接收陣列， 一直是地震勘探所熱衷的課題。近十幾年， 美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金(NSF)，能源部(DOE)基金，國(guó)防部(DOD)基金，更是在相關(guān)課 題上給予大力資助。其中由美國(guó)蒙大拿科技和PFM制造公司(Montana Tech and PFM Manufacturing)承擔(dān)的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的小公司技術(shù)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(SBTT 2003-2005)，沿用了海洋地震勘探彩色浮標(biāo)帶的陸用傳感器陣列(Land Streamer), 實(shí)現(xiàn)了四排陸用傳感器陣列(Land Streamer)并聯(lián)組合的面積陣列。由于該方法采用 大動(dòng)力拖車，直接拖動(dòng)傳感器托帶，因此對(duì)地面條件要求很高， 一般只適用于平滑的 地面，而且所能拖曳的傳感器面積陣列非常有限。而美國(guó)堪薩斯大學(xué)近10年研究的3D 小面積檢波器陣列AutoJuggie裝置及美國(guó)專利US6532190B2的地震傳感器陣列，主要是 采用人力或液壓機(jī)械裝置插植檢波器陣列，但由于檢波器置于剛性支架上，不僅要求 地面平坦，剛性支架也會(huì)產(chǎn)生鋼管波干擾，影響測(cè)量精度，探測(cè)面積同樣極為有限。 除此之外，瑞士的ETH，丹麥的COWI,美國(guó)堪薩斯地質(zhì)測(cè)量，瑞典的Ramboll等公司都 發(fā)展了基于拖帶或拖纜的陸用傳感器陣列(land Streamers)。鑒于地表?xiàng)l件的復(fù)雜性，盡管各國(guó)在相關(guān)的課題上每年都在加大開發(fā)力度，但目 前尚沒有可以在大面積的測(cè)試范圍上進(jìn)行連續(xù)移動(dòng)測(cè)試的接觸式彈性波接收系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，其目的在于提供一種能夠在大面積的測(cè)試范圍 上進(jìn)行快速測(cè)量，也可實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)測(cè)量，且能夠與地面實(shí)現(xiàn)緊密耦合的地震傳感器 陣列裝置。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-地震傳感器陣列裝置，包括地震傳感器、采集卡和計(jì)算機(jī)，其特征在于該陣列裝 置通過履帶滾動(dòng)前行，所述地震傳感器排列設(shè)置在履帶上，構(gòu)成可滾動(dòng)行進(jìn)的連續(xù)地 震傳感器陣列。所述履帶與探測(cè)面接觸部分上的相應(yīng)地震傳感器陣列，接收接觸面彈性波信號(hào)， 并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過采集卡和滑動(dòng)連接器將信號(hào)有線傳送到所述計(jì)算 機(jī)或地震記錄儀記錄，或通過無線通信裝置，將信號(hào)無線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記 錄儀記錄。所述地震傳感器的前端凸出于履帶外周，其上設(shè)觸地鞋。所述地震傳感器為單分量傳感器、二分量傳感器、三分量傳感器或多分量傳感器；所采集的彈性波為縱波、橫波和面波。所述觸地鞋形狀為柱形、圓錐形、三角錐形、多角錐形、凸臺(tái)形或凸球形。 所述履帶為橡膠履帶、金屬履帶或其他材料組成的連續(xù)環(huán)帶。 所述履帶為橢圓形履帶、三角形履帶或多角形履帶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 當(dāng)信號(hào)有線傳輸時(shí)，所述滑動(dòng)連接器與所述地震傳感器對(duì)應(yīng)聯(lián)接，所述滑動(dòng)連接器由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體和固定導(dǎo)體組成，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體固定在履帶內(nèi)側(cè)，隨履帶運(yùn)動(dòng)，固定導(dǎo)體固定在履帶架上，兩導(dǎo)體滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)連接。當(dāng)信號(hào)無線傳輸時(shí)，所述采集卡內(nèi)設(shè)無線信號(hào)發(fā)射器，所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀內(nèi)設(shè)無線信號(hào)接收器，或在履帶架上設(shè)無線信號(hào)接收器再通過信號(hào)傳輸線送到計(jì)算機(jī)或地震記錄儀。所述的傳感器相對(duì)于探測(cè)面位置由陣列裝置參考點(diǎn)的當(dāng)前坐標(biāo)確定。 所述陣列裝置由動(dòng)力源拖曳，所述動(dòng)力源為機(jī)械動(dòng)力源、電動(dòng)力源或人工動(dòng)力源。本發(fā)明的另一目的是提供利用上述地震傳感器陣列裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，包括a、 地震傳感器通過其觸地鞋及履帶壓緊作用，使之與探測(cè)面緊密耦合；b、 隨著履帶的滾動(dòng)，地震傳感器陣列滾動(dòng)前行，交替接觸探測(cè)面，實(shí)現(xiàn)整條測(cè) 線的測(cè)量；c、 依次接收探測(cè)面的彈性波信號(hào)，并將彈性波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；d、 由GPS提供當(dāng)前坐標(biāo)，確定地震傳感器相對(duì)于探測(cè)面的坐標(biāo)位置；e、 通過滑動(dòng)連接器或無線連接將相應(yīng)的電信號(hào)傳到記錄儀并記錄下來；f、 所探測(cè)的彈性波信號(hào)是由人工激發(fā)或自然激發(fā)的震源所產(chǎn)生的；人工激發(fā)震 源也可以是運(yùn)動(dòng)的，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)量。所述地震傳感器陣列可通過串行連接，組成更大的傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)大排列縱測(cè) 線測(cè)量。所述地震傳感器陣列可通過并行連接或并行加串行組合連接，實(shí)現(xiàn)面積陣列，從 而實(shí)現(xiàn)三維地震數(shù)據(jù)采集。所述探測(cè)面是指地面、月球表面、建筑物基礎(chǔ)面或其他固體物的探測(cè)表面。本發(fā)明的有益效果將地震傳感器設(shè)置于履帶上，隨著履帶的滾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)地震傳 感器陣列的排布。地震傳感器陣列滾動(dòng)行進(jìn)，交替接觸探測(cè)面，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。通過傳感器觸地鞋的設(shè)置，使傳感器與探測(cè)面更加緊密地耦合，確保采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 對(duì)于錐形傳感器觸地鞋，在履帶運(yùn)動(dòng)中，前驅(qū)動(dòng)輪將傳感器椎壓入土中，加上履帶的 壓力，從而實(shí)現(xiàn)傳感器與地面的緊密耦合。在履帶不動(dòng)時(shí)，其傳感器與地面耦合如同 壓實(shí)插值的傳感器效果。在履帶運(yùn)動(dòng)測(cè)量時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)極快速地震數(shù)據(jù)采集。與可連 續(xù)移動(dòng)震源結(jié)合使用，組成連續(xù)運(yùn)動(dòng)測(cè)量的地震系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)勘測(cè)目標(biāo)的高速掃描， 極大地提高了探測(cè)效率；該裝置通過串行連接，可以實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)排列測(cè)量；通過并行連接或并行加串行組合 連接，可實(shí)現(xiàn)面積組合陣列，以完成三維地震測(cè)量。該裝置可適應(yīng)復(fù)雜地面、淺水交 接區(qū)域和惡劣條件地區(qū)探測(cè)，也可適用于月球表面、建筑物基礎(chǔ)面或其他固體物的探 測(cè)。本發(fā)明的基本應(yīng)用領(lǐng)域是地震勘探和聲波(超聲波)無損檢測(cè)，其范圍從淺表層 的工程檢測(cè)、中淺層的資源勘探到深層的油氣田勘探。本發(fā)明也可擴(kuò)展應(yīng)用到月球的震動(dòng)研究，月壤、月巖構(gòu)造探測(cè)，軍事車輛和集團(tuán)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位，工程構(gòu)件無損探測(cè)， 微震及自然振動(dòng)源檢測(cè)，人體骨骼聲波掃描等領(lǐng)域。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖l為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳感器陣列在履帶上的布置方式示意圖；圖3為傳感器在履帶上裝配示意圖；圖4為兩輪、三輪和多輪支起履帶結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為滑動(dòng)聯(lián)接器設(shè)置示意圖；圖6為有線信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)聯(lián)接框圖；圖7為無線信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)聯(lián)接框圖；圖8為錐形觸地鞋、凸臺(tái)形觸地鞋、凸球形觸地鞋與探測(cè)面耦合示意圖；圖9為車拖曳及組合方式示意圖；

圖10為傳感器位置當(dāng)前坐標(biāo)確定方式示意圖。圖中1、履帶；2、地震傳感器；3、滑動(dòng)連接器；4、采集卡；5、傳感器連線； 6、履帶支撐輪；7、拖曳桿；8、支架；9、觸地鞋；10、震源；11、探測(cè)面；12、震 源拖動(dòng)；13、地震射線；14、探測(cè)目標(biāo)；15、儀器連接大線；16、地震記錄儀或計(jì)算 機(jī)；17、觸地傳感器排列；18、觸地傳感器；19、履帶支撐輪導(dǎo)軌；20、傳感器芯體； 21、傳感器連線密封件；22、傳感器外套；23、傳感器封蓋；24、拖曳架；25、拖車； 26、 GPS接收系統(tǒng)；27、履帶坐標(biāo)參考點(diǎn)；28、軸芯位置；29、地震傳感器ID編號(hào)； 30、導(dǎo)體片；31、滑刷導(dǎo)體；32、滑動(dòng)桿；33、固定支架具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明為地震傳感器陣列裝置，包括地震傳感器2、釆集卡4和地震記錄儀或計(jì) 算機(jī)16，該陣列裝置通過履帶1滾動(dòng)前行。地震傳感器2排列并固定在履帶1上，構(gòu) 成地震傳感器陣列。地震傳感器2的前端凸出于履帶1外周，其上設(shè)觸地鞋9，如圖1 所示。觸地鞋9的形狀可為柱形、圓錐形、三角錐形、多角錐形、凸臺(tái)形或凸球形。地震傳感器2為單分量傳感器、二分量傳感器、三分量傳感器或多分量傳感器； 其所采集的地震波為縱波、橫波和面波。履帶1為橡膠履帶、金屬履帶或其他材料組 成的連續(xù)環(huán)帶所組成的橢圓形、三角形或多角形履帶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。地震傳感器2陣列裝 置通過機(jī)械動(dòng)力源、電動(dòng)力源或人工動(dòng)力源等動(dòng)力源拖曳在探測(cè)面ll上移動(dòng)，探測(cè)面 11是指地面、月球表面、建筑物基礎(chǔ)面或其他固體物的探測(cè)表面。當(dāng)信號(hào)有線傳輸時(shí)，滑動(dòng)連接器3與地震傳感器2對(duì)應(yīng)聯(lián)接?；瑒?dòng)連接器3由運(yùn) 動(dòng)導(dǎo)體和固定導(dǎo)體組成，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體固定在履帶1內(nèi)側(cè)，其隨履帶l運(yùn)動(dòng)。固定導(dǎo)體固 定在履帶支架8上。兩者滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)連接。當(dāng)信號(hào)無線傳輸時(shí)，采集卡4 內(nèi)設(shè)無線信號(hào)發(fā)射器，計(jì)算機(jī)或地震記錄儀16內(nèi)設(shè)無線信號(hào)接收器，或?qū)⑿盘?hào)發(fā)至安 裝在支架8上的無線信號(hào)接收器，再將信號(hào)通過信號(hào)傳輸線送到計(jì)算機(jī)或地震記錄儀 16。本發(fā)明進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法a、 地震傳感器2通過其觸地鞋9及履帶1壓緊作用，使之與探測(cè)面11緊密耦合；b、 隨著履帶1的滾動(dòng)，地震傳感器陣列17滾動(dòng)前行，交替接觸探測(cè)面11,實(shí) 現(xiàn)整條測(cè)線的地震測(cè)量；c、 由GPS系統(tǒng)26提供當(dāng)前坐標(biāo)，并由此確定地震傳感器18坐標(biāo)位置；d、 依次接收探測(cè)面11的地震波信號(hào)，并將地震波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；e、 通過滑動(dòng)連接器3或無線連接將相應(yīng)的電信號(hào)傳到記錄儀并記錄下來； 地震傳感器陣列可通過串行連接，組成更大的傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)在探測(cè)區(qū)域上的大排列縱測(cè)線測(cè)量或者通過并行連接或并行加串行組合連接，實(shí)現(xiàn)面積陣列，從而實(shí) 現(xiàn)三維地震數(shù)據(jù)采集，其中地震傳感器相對(duì)于探測(cè)面位置由陣列裝置參考點(diǎn)的當(dāng)前坐如圖1所示，當(dāng)移動(dòng)震源10沖擊探測(cè)面11產(chǎn)生地震波，地震波信號(hào)穿過地下， 經(jīng)透射、反射、折射、散射等作用，攜帶地下目標(biāo)體14的異常信號(hào)返回地面，由履帶 1與探測(cè)面11接觸部分上的觸地地震傳感器排列17中的觸地傳感器18，接收接觸面 的地震波信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過采集卡和滑動(dòng)連接器將信號(hào)有線 傳送到計(jì)算機(jī)或地震記錄儀16記錄，或通過無線通信裝置，將信號(hào)無線傳送到所述計(jì) 算機(jī)或地震記錄儀16記錄。圖2為傳感器在履帶輪上布置的三種形式圖2 — 1為單排張緊輪、雙排傳感器排列；圖2 — 2為雙排張緊輪、單排傳感器排列，此種排列在輪帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙支撐輪可以 更有效地將地震傳感器錐壓入地面；圖2 — 3三排張緊輪、雙排傳感器排列，此種排列 傳感器兩側(cè)張緊輪可以有效地將傳感器錐壓入地面。圖3-l、 3-2為傳感器在履帶上裝配示意圖，傳感器芯體20封裝在履帶1上，傳 感器芯體20外圍設(shè)傳感器外套22、傳感器封蓋23。傳感器線5由履帶1內(nèi)側(cè)引出， 傳感器線5上設(shè)傳感器連線密封件21。圖3-1裝配的地震傳感器5凸出在履帶外側(cè)部 分上設(shè)置有觸地鞋9。圖4一1、 4一2、 4一3所示為兩輪、三輪和多輪支起履帶結(jié)構(gòu)示意圖，兩輪履帶系 統(tǒng)觸地傳感器排列長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，三輪和多輪履帶系統(tǒng)軸芯位置28較高，可以直接替 換軍用車輛圓輪，適于運(yùn)動(dòng)車輛定位用地震傳感器，或安裝在巡游月球車上，實(shí)現(xiàn)巡 游月震探測(cè)的月震傳感器。圖5 — 1、 5—2為滑動(dòng)連接器設(shè)置兩種技術(shù)方案示意圖，其中圖5 — 1所示為設(shè)置 在履帶1上的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體，由滑動(dòng)桿32和滑刷導(dǎo)體31構(gòu)成，導(dǎo)體片30固定在支架8 上，滑刷導(dǎo)體31與導(dǎo)體片30滑動(dòng)連接，將相應(yīng)履帶l上的傳感器信號(hào)傳出，實(shí)現(xiàn)傳 感器2與儀器16的有線連接。圖5—2所示的結(jié)構(gòu)正好相反，導(dǎo)體片30作為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體， 固定在履帶l上，隨履帶1運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)桿32和滑刷導(dǎo)體31固定在支架8上，滑刷導(dǎo) 體31與導(dǎo)體片30滑動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)傳感器2與地震記錄儀或計(jì)算機(jī)16的有線連接。圖6—1、 6—2、 6—3所示為有線信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)框圖，其中圖6—1為傳統(tǒng)地震儀 連接框圖地震傳感器18接收的電信號(hào)通過檢波器線和連接器3連接到儀器大線15, 并由儀器大線15連接到地震儀16記錄；圖6—2為網(wǎng)絡(luò)化儀器連接框圖地震傳感器 18接收的電信號(hào)，由設(shè)置在履帶上的采集卡轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過連接器3 和儀器數(shù)字通信網(wǎng)線，與數(shù)字地震記錄儀或計(jì)算機(jī)16通訊并進(jìn)行數(shù)字記錄；圖6—3 為網(wǎng)絡(luò)化儀器連接框圖地震傳感器18接收的電信號(hào)，通過檢波器線和連接器3連接 到設(shè)置在履帶支架上的采集卡4，由釆集卡轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)由儀器數(shù)字通 信網(wǎng)線，與數(shù)字地震記錄儀或計(jì)算機(jī)16通訊并進(jìn)行數(shù)字記錄。圖7—1、 7—2、 7—3所示為無線信號(hào)傳輸結(jié)構(gòu)框圖，其中圖7—1為無線傳感器 連接框圖地震傳感器18接收的電信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射和接收器連接到儀器大線 15，并由儀器大線15連接到地震儀16記錄；圖7—2為無線網(wǎng)絡(luò)儀器連接框圖地震 傳感器18接收的電信號(hào)，由設(shè)置在履帶1上的采集卡4轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過無線鏈路傳到履帶支架上的無線接收器，再經(jīng)通信網(wǎng)線，與數(shù)字地震記錄儀或計(jì)算 機(jī)通訊并進(jìn)行數(shù)字記錄；圖7—3為大網(wǎng)絡(luò)儀器連接框圖由上述的履帶地震傳感器系 統(tǒng)采集的信號(hào)通過通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字地震記錄儀或計(jì)算機(jī)通訊，并由單車地震記錄儀或 計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字記錄，或通過中繼計(jì)算機(jī)傳到上一級(jí)地震儀記錄。大網(wǎng)絡(luò)儀器連接通 常由三級(jí)通信組成，第一級(jí)通信將履帶上的傳感器信號(hào)傳到履帶支架上的網(wǎng)絡(luò)連線， 通訊距離十米以內(nèi)；第二級(jí)通信將履帶地震傳感器系統(tǒng)的信號(hào)傳到設(shè)置在拖車上的單 車地震儀或計(jì)算機(jī)，通訊距離可達(dá)數(shù)百米；第三級(jí)通信由單車計(jì)算機(jī)或中繼站地震儀 與網(wǎng)絡(luò)地震儀或計(jì)算機(jī)之間的無線通信，通訊距離可達(dá)千米。第一、二級(jí)通信可為無 線或有線通訊。單車計(jì)算機(jī)單獨(dú)存儲(chǔ)地震數(shù)據(jù)，可省去野外儀器車之間地震采集數(shù)據(jù) 傳輸。在履帶地震傳感器系統(tǒng)上設(shè)置地震數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，也可省去履帶傳感器系統(tǒng)第二 級(jí)地震數(shù)據(jù)采集信號(hào)的傳輸。如圖8所示四種形狀觸地鞋與探測(cè)面耦合情況，其中圖8 — 1為錐形觸地鞋，圖8 一2為柱形觸地鞋，圖8 — 3為凸臺(tái)形觸地鞋，圖8-4為凸球形觸地鞋；錐形觸地鞋適 用于松散探測(cè)面，對(duì)于不同松散程度的探測(cè)面可選擇不同長(zhǎng)度的錐；凸臺(tái)形或凸球形 傳感器鞋可用在較硬探測(cè)面，傳感器鞋的凸出長(zhǎng)度和尖度可由探測(cè)面軟硬度確定；對(duì) 于堅(jiān)硬探測(cè)面，例如水泥面，可選用柱形或低臺(tái)柱傳感器鞋。如圖9所示的車拖曳方式；由縱測(cè)線排列可以完成二維地震測(cè)量，面積排列可以 完成三維地震測(cè)量。單車單履帶地震傳感器陣列裝置圖9_1可用人力、電動(dòng)或小型動(dòng) 力車驅(qū)動(dòng)， 一般用于工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)、淺層工程二維地震勘探；單車多履帶地震傳感器 陣列裝置并聯(lián)圖9一3可用人力、電動(dòng)或小型動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)，用于工程結(jié)構(gòu)、淺層工程三 維地震勘探；單車多履帶地震傳感器陣列裝置串聯(lián)圖9一2可用于中、淺層地質(zhì)、工程 和礦產(chǎn)資源二維地震勘探；單車多履帶地震傳感器陣列裝置串聯(lián)加并聯(lián)圖9一4可用于 中、淺層地質(zhì)、工程和礦產(chǎn)資源三維地震勘探；多車串聯(lián)縱測(cè)線系統(tǒng)圖9一5，其中每 輛單車拖曳多履帶串聯(lián)或多履帶串聯(lián)加并聯(lián)，用于完成中、深層地質(zhì)、礦產(chǎn)資源和油氣田二維縱測(cè)線或?qū)拵Эv測(cè)線地震勘探；多車并聯(lián)面積陣列系統(tǒng)圖9—6和多車并聯(lián)加 串聯(lián)面積陣列圖9一7，用于完成中、深層地質(zhì)、礦產(chǎn)資源和油氣田三維地震勘探；如圖10所示傳感器位置當(dāng)前坐標(biāo)確定方式示意圖。由GPS定位系統(tǒng)計(jì)算履帶參考 點(diǎn)27的當(dāng)前坐標(biāo)值，再由觸地傳感器相應(yīng)的ID編號(hào)29及滑動(dòng)時(shí)間確定傳感器的坐標(biāo) 位置；另一方面，兩個(gè)相鄰地震傳感器之間的距離為道間距，由履帶地震傳感器相應(yīng)的ID編號(hào)29及履帶1轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)即可確定傳感器相對(duì)起測(cè)點(diǎn)的位置。
權(quán)利要求
1、地震傳感器陣列裝置，包括地震傳感器、采集卡和計(jì)算機(jī)，其特征在于該陣列裝置通過履帶滾動(dòng)前行，所述地震傳感器排列設(shè)置在履帶上，構(gòu)成地震傳感器陣列。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述履帶與探測(cè)面接 觸部分上的相應(yīng)地震傳感器陣列，接收接觸面彈性波信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信 號(hào)，再通過采集卡和滑動(dòng)連接器將信號(hào)有線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄，或 通過無線通信裝置，將信號(hào)無線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述地震傳感器的前 端凸出于履帶外周，其上設(shè)觸地鞋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述地震傳感器為單分 量傳感器、二分量傳感器、三分量傳感器或多分量傳感器；所采集的彈性波為縱波、 橫波和面波。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述觸地鞋形狀為柱 形、圓錐形、三角錐形、多角錐形、凸臺(tái)形或凸球形。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述履帶為橡膠履帶、 金屬履帶或其他材料組成的連續(xù)環(huán)帶。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于所述履帶為橢圓形履 帶、三角形履帶或多角形履帶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于當(dāng)信號(hào)有線傳輸時(shí)， 所述滑動(dòng)連接器與所述地震傳感器對(duì)應(yīng)聯(lián)接，所述滑動(dòng)連接器由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體和固定導(dǎo)體 組成，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體固定在履帶內(nèi)側(cè)，隨履帶運(yùn)動(dòng)，固定導(dǎo)體固定在履帶架上，兩導(dǎo)體滑 動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的地震傳感器陣列裝置，其特征在于當(dāng)信號(hào)無線傳輸時(shí)， 所述采集卡內(nèi)設(shè)無線信號(hào)發(fā)射器，所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀內(nèi)設(shè)無線信號(hào)接收器，或 在履帶架上設(shè)無線信號(hào)接收器再通過信號(hào)傳輸線送到計(jì)算機(jī)或地震記錄儀。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的任一項(xiàng)地震傳感器陣列裝置，其特征在于該陣列裝 置由動(dòng)力源拖曳，所述動(dòng)力源為機(jī)械動(dòng)力源、電動(dòng)力源或人工動(dòng)力源。
11、 采集權(quán)利要求1所述的地震傳感器陣列裝置的數(shù)據(jù)方法，其特征在于 a、地震傳感器通過其觸地鞋及履帶壓緊作用，使之與探測(cè)面緊密耦合；b、 隨著履帶的滾動(dòng)，地震傳感器陣列滾動(dòng)前行，交替接觸探測(cè)面，實(shí)現(xiàn)整條測(cè) 線的測(cè)量；c、 依次接收探測(cè)面的彈性波信號(hào)，并將彈性波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；d、 由GPS提供當(dāng)前坐標(biāo)，確定地震傳感器相對(duì)于探測(cè)面的坐標(biāo)位置；e、 通過滑動(dòng)連接器或無線連接將相應(yīng)的電信號(hào)傳到記錄儀并記錄下來。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述地震傳感器陣列可通 過串行連接，組成更大的傳感器陣列，實(shí)現(xiàn)大排列縱測(cè)線測(cè)量。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述地震傳感器陣列可通 過并行連接或并行加串行組合連接，實(shí)現(xiàn)面積陣列，從而實(shí)現(xiàn)三維地震數(shù)據(jù)采集。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述探測(cè)面是指地面、月 球表面、建筑物基礎(chǔ)面或其他固體物的探測(cè)表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及地震傳感器陣列裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，該裝置包括地震傳感器、采集卡和計(jì)算機(jī)，通過履帶滾動(dòng)前行，地震傳感器排列設(shè)置在履帶上，構(gòu)成地震傳感器陣列；履帶與探測(cè)面接觸部分上的相應(yīng)地震傳感器陣列，接收接觸面地震波信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過采集卡和滑動(dòng)連接器將信號(hào)有線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄，或通過無線通信裝置，將信號(hào)無線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄。地震傳感器陣列滾動(dòng)行進(jìn)，交替接觸探測(cè)面，實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量。通過傳感器觸地鞋的設(shè)置，使傳感器與探測(cè)面更加緊密地耦合。本發(fā)明的裝置可適應(yīng)復(fù)雜地面和惡劣條件地區(qū)探測(cè)，也可適用于月球表面、建筑物基礎(chǔ)面或其他固體物的探測(cè)。
文檔編號(hào)G01V1/20GK101581790SQ20091011704
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者毅 廖 申請(qǐng)人:毅 廖