專利名稱：多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瞬態(tài)瑞雷波的勘測技術(shù)，具體地說，是涉及一種多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術(shù)：
隨著面波探測在天然地震和工程勘察領(lǐng)域中的應(yīng)用，面波理論在原理、測量技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法上，都得到很大的發(fā)展。而多通道面波儀便是完成面波探測的主要設(shè)備，雖然現(xiàn)有的多通道面波儀在功能上比較齊全，但是卻也存在比較明顯的缺陷質(zhì)量較重，體積龐大，操作復(fù)雜，一體式儀器在維修和使用上十分復(fù)雜，在實際應(yīng)用時給操作人員帶來了很多麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)及其測試方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，使面波勘測更加簡單、方便。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，包括工程動測儀，通過觸發(fā)傳輸電纜與所述工程動測儀連接的觸發(fā)檢波器，以及通過數(shù)據(jù)傳輸電纜并聯(lián)于該觸發(fā)檢波器上的至少兩臺低通檢波器。具體地說，所述低通檢波器的自然頻率為4HZ ;所有低通檢波器的幅頻響應(yīng)相同；所述數(shù)據(jù)傳輸電纜為同軸屏蔽電纜；所有數(shù)據(jù)傳輸電纜的長度相等。以上述多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)為基礎(chǔ)，本發(fā)明還提供了相應(yīng)的測試方法，包括以下步驟
(1)配置數(shù)據(jù)傳輸電纜和觸發(fā)傳輸電纜，組裝低通檢波器和觸發(fā)檢波器，并配置工程動測儀的觸發(fā)通道和檢波器采集接口；
(2)多臺工程動測儀并行采集數(shù)據(jù)；
(3)將并行采集到的數(shù)據(jù)拼接為面波記錄；
(4)將并行采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為瑞雷波數(shù)據(jù)處理軟件所能識別的數(shù)據(jù)文件；
(5)瑞雷波數(shù)據(jù)處理軟件對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)文件進行處理，得到瞬態(tài)瑞雷波信號。進一步地，所述工程動測儀的型號為RSM-24FD。再進一步地，所述步驟(I)中的觸發(fā)通道采用工程動測儀的外觸發(fā)通道構(gòu)成。更進一步地，所述步驟(3)的具體是指在每次錘擊后，通過移動低通檢波器的方式分η次接收震源信號，再拼接為多道的SWS-3型面波記錄。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(I)本發(fā)明通過RSM-24FD低通道采集儀與低通檢波器、觸發(fā)檢波器的巧妙配合形成了一種新的多通道面波儀，其較現(xiàn)有的多通道面波儀質(zhì)量更輕、體積更小，操作更方便，從而有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷；(2)本發(fā)明通過對低通檢波器、觸發(fā)檢波器和數(shù)據(jù)傳輸電纜的選擇，有效地解決了信號衰減對測試數(shù)據(jù)的影響問題，以及測試過程中存在的誤觸發(fā)問題，保證了瞬態(tài)瑞雷波勘察的精度；
(3)本發(fā)明將工程動測儀的外觸發(fā)通道設(shè)計為數(shù)據(jù)采集時的觸發(fā)通道，從而使工程動測儀的A/D通道能夠充分地用于資源轉(zhuǎn)換，提高了野外作業(yè)的效率；
(4)本發(fā)明為瞬態(tài)瑞雷波勘察提供了一條新的實現(xiàn)途徑，為勘察技術(shù)的發(fā)展奠定了設(shè)備小型化的實現(xiàn)基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明中多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2為本發(fā)明中多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)測試方法的流程示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例如圖I所示，多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)主要包括工程動測儀、觸發(fā)檢波器和多臺低通檢波器，其中，工程動測儀選用RSM-24FD工程動測儀，而觸發(fā)檢波器則通過觸發(fā)傳輸電纜與該工程動測儀連接，所有低通檢波器則分別通過數(shù)據(jù)傳輸電纜與該觸發(fā)檢波器連接，如比，各個低通檢波器之間便形成了并聯(lián)關(guān)系，可以進行并行的數(shù)據(jù)采集。具體地說，所有低通檢波器的幅頻響應(yīng)盡量一致，一般選擇自然頻率為4HZ的低通檢波器。為了保證抗干擾能力，所述數(shù)據(jù)傳輸電纜采用屏蔽性能良好的同軸屏蔽電纜。同時，所有數(shù)據(jù)傳輸電纜的長度相等，且不宜過長，以避免信號衰減對測試數(shù)據(jù)的影響。另外，為避免測試過程中的誤觸發(fā)，所用觸發(fā)檢波器的靈敏度不宜過高。以上述多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本發(fā)明提供了相應(yīng)的測試方法。在說明具體測試方法之前，先對現(xiàn)有技術(shù)中的SWS-3型面波儀器和本發(fā)明選用的RSM-24FD工程動測儀的基本性能參數(shù)進行比較，以說明本發(fā)明的優(yōu)越性。衡量一個數(shù)據(jù)采集儀器一個通道性能的指標有如下幾個采樣速率、采樣精度、采樣長度和附加的一個前置增益，對SWS-3型號面波儀器上述參數(shù)如下
采樣速率最快20us ；
采樣精度A/D20bit ；
采樣長度:512、1024、2048、4096、8192 可選；
前置增益約300倍；
對RSM-24FD工程動測儀其參數(shù)如下
采樣速率最快IOus ；
采樣精度A/D24bit ；
采樣長度:512、1024、2048、4096、8192 可選；
前置增益100倍；
從上述參數(shù)對比可知，低通道采集儀無論在采樣速率、采樣精度和采樣長度方面都優(yōu)于或等于SWS-3型面波儀器；RSM-24FD工程動測儀在前置增益方面略小5%，但這一點其實在二十米以上的接收距離上誤差降低為O. 5%，并且通過24位的A/D轉(zhuǎn)換完全可以抵消上述增益的差異。因此，在主要硬件性能上，RSM-24FD工程動測儀具有明顯優(yōu)勢?；谏鲜鼋Y(jié)論，如圖2所示，本發(fā)明提供的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法如下
(I)配置好硬件系統(tǒng)。主要的硬件框架與圖I所示，在此不再贅述。需要說明的是，要實現(xiàn)利用RSM-24FD工程動測儀進行多道瞬態(tài)瑞雷波測試的目的，首先需要解決的問題就是如何利用RSM-24FD工程動測儀完成符合多道瞬態(tài)瑞雷波測試的數(shù)據(jù)采集過程。通過考察多道瞬態(tài)瑞雷波測試的測試過程，我們可以確定利用RSM-24FD工程動測儀進行多道瞬態(tài)瑞雷波測試的觀測系統(tǒng)如下第一，要有一個能同步觸發(fā)多臺并聯(lián)RSM-24FD工程動測儀的觸發(fā)通道；第二，制作一套可用于多臺RSM-24FD工程動測儀進行數(shù)據(jù)采集的檢波器采集接口。在此，為充分利用 RSM-24FD工程動測儀的A/D轉(zhuǎn)換資源，本實施例利用RSM-24FD工程動測儀的外觸發(fā)通道(EXS)作為同步觸發(fā)多臺并聯(lián)RSM-24FD工程動測儀的觸發(fā)通道，如此可充分利用余下的四個A/D通道，以提高野外作業(yè)效率。(2)為上述硬件系統(tǒng)配置相應(yīng)的軟件。本發(fā)明以北京水電物探研究所開發(fā)的瑞雷波分析處理軟件為基礎(chǔ)，該軟件為一款強大的集多道瞬態(tài)瑞雷波數(shù)據(jù)時域與頻域分析、多階瑞雷波拾取及地層正反演功能為一體的應(yīng)用軟件。(3)工程動測儀并行采集數(shù)據(jù)，并在采集之后，將之拼接為SWS-3型面波記錄。工程動測儀采集數(shù)據(jù)的方法與現(xiàn)有技術(shù)完全相同，在此不再贅述。在此主要說明將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的具體方法和理論依據(jù)?？疾煺鹪醇ぐl(fā)的彈性波在一維測線上的傳播，顯然不同位置處質(zhì)點震動s (檢波器接受到的信號)是震源震動(S)、傳播距離(X)、的函數(shù)，若再考慮環(huán)境噪音(Y)，則S可表示如下
S=M (S，X) +Y
顯然，從上式可以看出，若我們控制好震源激發(fā)條件，保證激發(fā)條件相同，例如采用相同落距的錘擊震源和增加地表錘擊位置的剛度，同時在環(huán)境噪音盡量小的情況下(Y— >0)進行，那么檢波器接收到的信號將只與位置M有關(guān)。這樣，我們可通過每次錘擊后移動檢波器的方式分η次接收信號，并將其拼接為多道的SWS-3型面波記錄。事實上，現(xiàn)有技術(shù)中，SWS-3型面波儀器的多道一致性并不能做到完全一致，只要在誤差允許的范圍內(nèi)，我們可以認為上述拼接后的數(shù)據(jù)質(zhì)量完全可以滿足要求。(4)將并行采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為瑞雷波數(shù)據(jù)處理軟件所能識別的數(shù)據(jù)文件，然后進行處理，得到瞬態(tài)瑞雷波信號。在完成信號的拼接之后，利用CCSWS瑞雷波數(shù)據(jù)分析、處理、正反演擬合軟件對RSM-24FD工程動測儀所采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，直到得到最終需要的瞬態(tài)瑞雷波信號。這一過程與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。按照上述實施例，便可很好地實現(xiàn)本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，包括工程動測儀，通過觸發(fā)傳輸電纜與所述工程動測儀連接的觸發(fā)檢波器，以及通過數(shù)據(jù)傳輸電纜并聯(lián)于該觸發(fā)檢波器上的至少兩臺低通檢波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，所述低通檢波器的自然頻率為4HZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，所有低通檢波器的幅頻響應(yīng)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸電纜為同軸屏蔽電纜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，所有數(shù)據(jù)傳輸電纜的長度相等。
6.基于權(quán)利要求I 5中任意一項所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)配置數(shù)據(jù)傳輸電纜和觸發(fā)傳輸電纜，組裝低通檢波器和觸發(fā)檢波器，并配置工程動測儀的觸發(fā)通道和檢波器采集接ロ； (2)多臺工程動測儀并行采集數(shù)據(jù)； (3)將并行采集到的數(shù)據(jù)拼接為面波記錄； (4)將并行采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為瑞雷波數(shù)據(jù)處理軟件所能識別的數(shù)據(jù)文件； (5)瑞雷波數(shù)據(jù)處理軟件對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)文件進行處理，得到瞬態(tài)瑞雷波信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在于，所述工程動測儀的型號為RSM-24FD。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在干，所述步驟(I)中的觸發(fā)通道采用工程動測儀的外觸發(fā)通道構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法，其特征在干，所述步驟(3)的具體是指在毎次錘擊后，通過移動低通檢波器的方式分η次接收震源信號，再拼接為多道的SWS-3型面波記錄。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)，其特征在于，包括工程動測儀，通過觸發(fā)傳輸電纜與所述工程動測儀連接的觸發(fā)檢波器，以及通過數(shù)據(jù)傳輸電纜并聯(lián)于該觸發(fā)檢波器上的至少兩臺低通檢波器。同時，還提供了一種上述多通道瞬態(tài)瑞雷波測試系統(tǒng)的測試方法，通過上述軟硬件的結(jié)合，巧妙地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的測試設(shè)備質(zhì)量較重、體積龐大、操作復(fù)雜等缺陷，實現(xiàn)了瞬態(tài)瑞雷波信號的快速測試，為瞬態(tài)瑞雷波勘察提供了一條新的實現(xiàn)途徑，為勘察技術(shù)的發(fā)展奠定了設(shè)備小型化的實現(xiàn)基礎(chǔ)。
文檔編號G01V1/28GK102681009SQ20111040132
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者劉丙喜, 劉進波, 孟凡春 申請人:中冶成都勘察研究總院有限公司