專利名稱：用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，特別是用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
目前，在實(shí)施的《水利水電工程物探規(guī)程》SL326—2005、《水電水利工程物探規(guī)程》 DL/T5010—2005、《城市工程地球物理探測(cè)規(guī)范》CJJ7—2007和《電力工程物探技術(shù)規(guī)程》 DL/T5159-2002等相應(yīng)規(guī)程對(duì)工程地震儀器的標(biāo)定重點(diǎn)是判斷地震儀器各道一致性，并規(guī)定各道之間的相位差應(yīng)小于1. 5ms、各道之間的振幅差應(yīng)小于15%，并對(duì)檢波器一致性、觸發(fā)開關(guān)精度提出了相應(yīng)的要求。由于工程地震勘探和巖土體地震波測(cè)試其偏移距小至lm-aii，大到數(shù)十米，甚至幾百米，因此上述相關(guān)規(guī)程規(guī)定的工程地震儀器標(biāo)定方法和要求，不能滿足小偏移距下測(cè)試地震波參數(shù)精度的要求。例如實(shí)施巖體地震波測(cè)試，假設(shè)觸發(fā)開關(guān)無延時(shí)，地震儀器相鄰各道之間相位差為0. ans，則第六道與第一道地震波最大相位差為1. 0ms，符合相位差應(yīng)小于1. 5ms的要求。又設(shè)巖體地震波測(cè)試測(cè)段長6m，偏移距l(xiāng)m，道間距l(xiāng)m，布置6道檢波器，按中等巖體波速4500m/s考慮，錘擊點(diǎn)距離第6個(gè)檢波器為6m，計(jì)算可知第6個(gè)檢波器接收到地震波的時(shí)間應(yīng)為1. 33ms?，F(xiàn)因各道之間最大相位差為0. 2ms,則第6道實(shí)際接收到地震波的時(shí)間為2. 53ms, 實(shí)測(cè)巖體地震波速度為2370m/s，相對(duì)誤差為47%。顯然，難以滿足工程需要。所以現(xiàn)有技術(shù)的規(guī)程規(guī)范的方法不能滿足標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，以期保證工程地震波勘探的質(zhì)量。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，包括多個(gè)檢波器支架、一個(gè)震源支架、安放在多個(gè)檢波器支架上的多只檢波器、安放在震源支架上的激發(fā)聲波的鐵板、鐵錘、使多個(gè)檢波器并聯(lián)的多芯電纜，鐵錘和多芯電纜連接在待標(biāo)定的地震儀上，安放在多個(gè)檢波器支架上的多只檢波器及安放在震源支架上的鐵板位于同一高度、同一方向的直線上，鐵板平面垂直于檢波器排列方向。所述檢波器支架包括底座、垂直于底座的豎直支架、插在支架上部的可調(diào)高度的刻度尺、位于刻度尺上部的水平吊臂和固定在水平吊臂上的安裝檢波器的安裝架。所述安裝檢波器的安裝架為開口沖外的C型套環(huán)。所述震源支架包括底座、垂直于底座的豎直支架、插在支架上部的可調(diào)高度的刻度尺、位于刻度尺上部的水平吊臂，所述鐵板為圓形或方形，安裝在水平吊臂上。所述檢波器支架的個(gè)數(shù)與待標(biāo)定的地震儀的道數(shù)相同。
所述檢波器支架的個(gè)數(shù)為6，12，24，48或96個(gè)。所述兩個(gè)相鄰檢波器支架之間的距離為0. 3nTl. 0m，震源支架上鐵板中心點(diǎn)距離相鄰的檢波器之間的距離也為0. 3nTl. Om。所述兩個(gè)相鄰檢波器支架之間的距離為0. 5m震源支架上鐵板中心點(diǎn)距離相鄰的檢波器之間的距離為0. 5m。一種工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定方法，包括以下步驟
(1)將η只檢波器分別安置在η個(gè)檢波器支架的安裝架內(nèi)；
(2)調(diào)節(jié)檢波器支架，使η只檢波器在同一高度上，且其最低高度應(yīng)保證空氣直達(dá)波為首波；
(3)按等間距L擺放檢波器支架，并使η只檢波器在同一直線上且方向一致；
(4)在震源支架上吊一鐵板，鐵板平面垂直于檢波器排列方向，鐵板中心點(diǎn)距離相鄰檢波器間距也為L，并與上述η只檢波器保持在同一直線；
(5)將與η只檢波器并聯(lián)的多芯電纜和鐵錘連接在待標(biāo)定的地震儀上，用鐵錘沿著檢波器排列的方向垂直敲擊鐵板的中心，激發(fā)聲波，讀取各檢波器聲波旅行時(shí)間tKt2、t3、……、tn，同時(shí)測(cè)量空氣的溫度T，精度至0. 5
(6)計(jì)算判斷標(biāo)定結(jié)果
a.空氣聲波速度測(cè)量值
以測(cè)距s為縱坐標(biāo)、以各檢波器聲波旅行時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制“時(shí)間一測(cè)距”曲線，或用統(tǒng)計(jì)方法求出s與t之間的回歸直線方程
g — 3 t~ bt
式中a、b為待求的回歸系數(shù)；
時(shí)距曲線的斜率或回歸系數(shù)b即為空氣聲波速度測(cè)量值V1 ；
b.空氣聲波速度計(jì)算值空氣聲波速度按下式計(jì)算
式中I是空氣聲波速度計(jì)算值，m/s ；T是空氣的溫度，°C ； c.空氣聲波速度的誤差
空氣聲波速度測(cè)量值"^與空氣聲波速度計(jì)算值1/2之間的相對(duì)誤差δ按下式計(jì)算
計(jì)算的δ不大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的滿足要求，計(jì)算的δ大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的不滿足要求。所述檢波器支架的個(gè)數(shù)η與待標(biāo)定的地震儀的道數(shù)相同，間距L為0. 3nTl. 0m。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的標(biāo)定裝置能夠確保聲波激發(fā)條件、接收條件的一致性，進(jìn)而保證工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定，提高工程地震勘探、工程巖土體地震波參數(shù)測(cè)試的精度，為工程設(shè)計(jì)、工程基礎(chǔ)質(zhì)量驗(yàn)收提供重要的基礎(chǔ)參數(shù)。


圖1是本發(fā)明的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置標(biāo)定時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置的檢波器支架示意圖。圖3是本發(fā)明的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置的震源支架示意圖。圖4是本發(fā)明的標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
如圖1所示，本發(fā)明的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，包括6只檢波器支架 1、1個(gè)震源支架2、安放在6個(gè)檢波器支架1上的6只檢波器4、安放在震源支架2上的發(fā)出聲波的鐵板8、鐵錘5、使6只檢波器4并聯(lián)的多芯電纜，鐵錘5和多芯電纜6連接在待標(biāo)定的地震儀3上，安放在6個(gè)檢波器支架1上的6只檢波器4及安放在震源支架2上的鐵板 8位于同一高度、同一方向的直線上，鐵板6平面垂直于檢波器4排列方向。如圖2所示，所述檢波器支架1包括底座11、垂直于底座的豎直支架12、插在支架 12上部的可調(diào)高度的刻度尺9、位于刻度尺9上部的水平吊臂13和固定在水平吊臂13上的安裝檢波器4的安裝架7。本實(shí)例中所述安裝檢波器4的安裝架7為開口沖外的C型套環(huán)。如圖3所示，所述震源支架2包括底座21、垂直于底座的豎直支架22、插在支架22 上部的可調(diào)高度的刻度尺四、位于刻度尺四上部的水平吊臂23，所述鐵板8為圓形，安裝在水平吊臂23上。本實(shí)例中，待標(biāo)定的地震儀3為6道，所以需要6個(gè)檢波器支架1和6只檢波器4， 也就是說，所述檢波器支架1的個(gè)數(shù)與待標(biāo)定的地震儀3的道數(shù)相同，通常檢波器支架1的個(gè)數(shù)為6，12，24，48或96個(gè)。兩個(gè)相鄰檢波器支架1之間的距離為0. 3nTl. Om,優(yōu)選為0. 5m,震源支架⑵上鐵板中心點(diǎn)距離相鄰的檢波器之間的距離也為0. 3nTl. Om,也優(yōu)選0. 5m。一種工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定方法，包括以下步驟
(1)將η只檢波器分別安置在η個(gè)檢波器支架的安裝架內(nèi)；
(2)調(diào)節(jié)檢波器支架，使η只檢波器在同一高度上，且其最低高度應(yīng)保證空氣直達(dá)波為首波；
(3)按等間距L擺放檢波器支架，并使η只檢波器在同一直線上且方向一致；
(4)在震源支架上吊一鐵板，鐵板平面垂直于檢波器排列方向，鐵板中心點(diǎn)距離相鄰檢波器間距也為L，并與上述η只檢波器保持在同一直線；
(5)將與η個(gè)檢波器并聯(lián)的多芯電纜和鐵錘連接在待標(biāo)定的地震儀上，用鐵錘沿著檢波器排列的方向垂直敲擊鐵板的中心，激發(fā)聲波，讀取各檢波器聲波旅行時(shí)間ti、t2、t3、……、 tn，同時(shí)測(cè)量空氣的溫度T，精度至0.5 c5C ；
(6)計(jì)算判斷標(biāo)定結(jié)果
a.空氣聲波速度測(cè)量值
以測(cè)距s為縱坐標(biāo)、以各檢波器聲波旅行時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制“時(shí)間一測(cè)距”曲線，或用統(tǒng)計(jì)方法求出s與t之間的回歸直線方程
式中a、b為待求的回歸系數(shù)；
時(shí)距曲線的斜率或回歸系數(shù)b即為空氣聲波速度測(cè)量值V1 ；
b.空氣聲波速度計(jì)算值空氣聲波速度按下式計(jì)算
式中V2是空氣聲波速度計(jì)算值，m/s ；T是空氣的溫度，°C ； c.空氣聲波速度的誤差
空氣聲波速度測(cè)量值\與空氣聲波速度計(jì)算值V2之間的相對(duì)誤差δ按下式計(jì)算
計(jì)算的δ不大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的滿足要求，計(jì)算的δ大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的不滿足要求。所述檢波器支架的個(gè)數(shù)η與待標(biāo)定的地震儀的道數(shù)相同，間距L為0. 3nTl. 0m。下面以標(biāo)定6道地震儀為例對(duì)上述裝置的標(biāo)定方法進(jìn)行詳細(xì)說明
①將6只檢波器4分別安置在6個(gè)檢波器支架裝置C型環(huán)7內(nèi)；
②調(diào)節(jié)檢波器支架刻度尺9)使6只檢波器4在同一高度上，且其最低高度應(yīng)保證空氣直達(dá)波為首波；
③按0.5m等間距擺放檢波器支架1，并使6只檢波器4在同一直線上且方向一致；
④在震源支架5上吊一圓形鐵板8，鐵板平面垂直于檢波器排列方向，鐵板中心點(diǎn)距離第一只檢波器0. 5m，并與上述6只檢波器保持在同一直線；
⑤用小鐵錘沿著檢波器排列的方向垂直敲擊鐵板的中心，激發(fā)聲波；
⑥讀取各檢波器聲波旅行時(shí)間t^l.43、t2=2. 89、t3=4. 32、t4=5. 76、t5=7. 27、
t6=8. 68ms,同時(shí)測(cè)量空氣的溫度T=22. 0 0C。(1)空氣聲波速度測(cè)量值以測(cè)距s為縱坐標(biāo)、以各檢波器聲波旅行時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制“時(shí)間一測(cè)距”曲線，時(shí)距曲線的斜率即為空氣聲波速度測(cè)量值Vl。見圖4 “標(biāo)定曲線”。或用統(tǒng)計(jì)方法求出s與t之間的回歸直線方程
權(quán)利要求
1.一種用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，包括多個(gè)檢波器支架 ⑴、一個(gè)震源支架⑵、安放在多個(gè)檢波器支架⑴上的多只檢波器⑷、安放在震源支架⑵上的激發(fā)聲波的鐵板⑶、鐵錘(5)、使多只檢波器(4)并聯(lián)的多芯電纜(6)，鐵錘⑶和多芯電纜(6)連接在待標(biāo)定的地震儀(3)上，安放在多個(gè)檢波器支架⑴上的多只檢波器⑷及安放在震源支架⑵上的鐵板⑶位于同一高度、同一方向的直線上，鐵板(6)平面垂直于檢波器(4)的排列方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述檢波器支架⑴包括底座(11 )、垂直于底座的豎直支架(12)、插在支架(12)上部的可調(diào)高度的刻度尺⑶、位于刻度尺⑶上部的水平吊臂(13)和固定在水平吊臂(13)上的安裝檢波器⑷的安裝架(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述安裝檢波器⑷的安裝架(7 )為開口沖外的C型套環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述震源支架⑵包括底座(21)、垂直于底座的豎直支架(22)、插在支架(22)上部的可調(diào)高度的刻度尺(29)、位于刻度尺(29)上部的水平吊臂(23)，所述鐵板⑶為圓形或方形，安裝在水平吊臂(23)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述檢波器支架⑴的個(gè)數(shù)與待標(biāo)定的地震儀(3 )的道數(shù)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述檢波器支架⑴的個(gè)數(shù)為6，12，24，48或96個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述兩個(gè)相鄰檢波器支架⑴之間的距離為0. 3nTl. 0m，震源支架⑵上鐵板中心點(diǎn)距離相鄰的檢波器之間的距離也為0. 3nTl. Om。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置，其特征在于，所述兩個(gè)相鄰檢波器支架⑴之間的距離為0. 5m，震源支架⑵上鐵板中心點(diǎn)距離相鄰的檢波器之間的距離為0.5米。
9.一種工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定方法，包括以下步驟(1)將η只檢波器分別安置在η個(gè)檢波器支架的安裝架內(nèi)；(2)調(diào)節(jié)檢波器支架，使η只檢波器在同一高度上，且其最低高度應(yīng)保證空氣直達(dá)波為首波；(3)按等間距L擺放檢波器支架，并使η只檢波器在同一直線上且方向一致；(4)在震源支架上吊一鐵板，鐵板平面垂直于檢波器排列方向，鐵板中心點(diǎn)距離相鄰檢波器間距也為L，并與上述η只檢波器保持在同一直線；(5)將與η個(gè)檢波器并聯(lián)的多芯電纜和鐵錘連接在待標(biāo)定的地震儀上，用鐵錘沿著檢波器排列的方向垂直敲擊鐵板的中心，激發(fā)聲波，讀取各檢波器聲波旅行時(shí)間tKt2、t3、……、tn，同時(shí)測(cè)量空氣的溫度T，精度至0. 5(6)計(jì)算判斷標(biāo)定結(jié)果a.空氣聲波速度測(cè)量值以測(cè)距s為縱坐標(biāo)、以各檢波器聲波旅行時(shí)間t為橫坐標(biāo)，繪制“時(shí)間一測(cè)距”曲線，或用統(tǒng)計(jì)方法求出s與t之間的回歸直線方程式中a、b為待求的回歸系數(shù)；時(shí)距曲線的斜率或回歸系數(shù)b即為空氣聲波速度測(cè)量值V1 ；b.空氣聲波速度計(jì)算值空氣聲波速度按下式計(jì)算V2 = 331,4(1 ^ 0.00367T)1/2式中V2是空氣聲波速度計(jì)算值，m/s ；T是空氣的溫度，。e ；c.空氣聲波速度的誤差空氣聲波速度測(cè)量值％與空氣聲波速度計(jì)算值￥；之間的相對(duì)誤差S按下式計(jì)算計(jì)算的S不大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的滿足要求，計(jì)算的5大于士0. 5%，為標(biāo)定的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的不滿足要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定方法，其特征在于，所述檢波器支架的個(gè)數(shù)η與待標(biāo)定的地震儀的道數(shù)相同，間距L為0. 3nTl. 0m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于標(biāo)定工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，包括多個(gè)檢波器支架、一個(gè)震源支架、安放在多個(gè)檢波器支架上的多只檢波器、安放在震源支架上的激發(fā)聲波的鐵板、鐵錘、使多只檢波器并聯(lián)的多芯電纜，鐵錘和多芯電纜連接在待標(biāo)定的地震儀上，安放在多個(gè)檢波器支架上的多只檢波器及安放在震源支架上的鐵板位于同一高度、同一方向的直線上，鐵板平面垂直于檢波器排列方向。本發(fā)明的標(biāo)定裝置能夠確保聲波激發(fā)條件、接收條件的一致性，進(jìn)而保證工程地震儀測(cè)時(shí)精度的標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01V13/00GK102298165SQ201110128670
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者王孝起, 王清玉, 趙楠, 魏樹滿 申請(qǐng)人:中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司