專利名稱：一種彈性波勘查用的電火花震源及其應(yīng)用的探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水上工程地質(zhì)勘查設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種彈性波勘查用的電火花震源，也即一種在水上進(jìn)行彈性波反射法勘查用的激震震源。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外的水上探查技術(shù)以地震反射法和“淺層剖面法”為主。地震反射法采用爆炸、電火花等震源，可探查水底下幾十米至百米深度，但是采用直線測線，對水底的地形、淤泥反映不好?！皽\地層剖面法”采用震源能量小，僅用作探查水底地形和泥砂層?，F(xiàn)實(shí)中急需一種可兼有兩種功能的方法和儀器，其中的一個重要方面就是激震技術(shù)和方式。它所要解決的是水上地震反射法要求激震的能量高，測點(diǎn)距較大，為2 5m，淺地層剖面法等則要求激震頻率較高、能量可以遠(yuǎn)小于地震反射，測點(diǎn)距較小，為O. 5 2m。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的電火花震源均不能滿足這一要求。 例如，無論是本人于2002年6月3日向中國國家專利局申請的名為《一種在水面上作水底地質(zhì)勘查裝置》(申請?zhí)?2120813. I)發(fā)明專利，還是其他申請人于2010年12月22日向中國國家專利局申請的名為《可控式電火花聲波震源》(申請?zhí)?01020574027. 6)實(shí)用新型專利，雖然都一定程度上涉及到了上述問題，但是其均是手動調(diào)節(jié)，不僅無法實(shí)現(xiàn)自動化控制，效率較低，而且由于電火花發(fā)生器采用高壓充電，在測量過程中進(jìn)行手動控制增加了控制人員的操作難度，甚至?xí)o操作人員帶來生命危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種新型的彈性波勘查用的電火花震源，解決上述問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下—種彈性波勘查用的電火花震源，包括電源、電火花發(fā)生器、放電開關(guān)、電火花發(fā)射探頭和控制開關(guān)系統(tǒng)，所述電火花發(fā)生器通過高壓電纜連接到所述放電開關(guān)，所述放電開關(guān)通過高壓電纜連接到所述電火花發(fā)射探頭，所述控制開關(guān)系統(tǒng)連接并控制所述放電開關(guān)，所述控制開關(guān)系統(tǒng)包括繼電器、微機(jī)定時開關(guān)、反射信號接收主機(jī)和衛(wèi)星定位裝置，所述微機(jī)定時開關(guān)連接并控制所述繼電器，所述微機(jī)定時開關(guān)同時連接到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置。還包括手動開關(guān)，所述手動開關(guān)與所述微機(jī)定時開關(guān)并聯(lián)后，連接并控制所述繼電器；所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動開關(guān)均同時連接到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置。還包括定時參數(shù)顯示裝置，所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動開關(guān)均連接到所述定時參數(shù)顯示裝置。所述電源為發(fā)電機(jī)。所述電火花發(fā)生器的額定功率為20000 40000焦耳，達(dá)到額定功率的充電時間為2 4秒。
一種應(yīng)用所述的彈性波勘查用的電火花震源的探測方法，包括如下步驟SI，通過所述微機(jī)定時開關(guān)啟動所述繼電器來啟動所述放電開關(guān)，所述微機(jī)定時開關(guān)控制所述電火花發(fā)生器充電時間在O. 5秒 10秒范圍內(nèi)；S2，電火花發(fā)生器在充電達(dá)到額定功率后放電，或者在人工或自動控制下在充電未達(dá)到額定功率時即放電；S3，從所述繼電器與所述微機(jī)定時開關(guān)或所述繼電器與所述手動開關(guān)輸出信號到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置時開始，啟動此次放電開始測量的信號和衛(wèi)星定位的時間信號，同時所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動控制開關(guān)發(fā)送信號到所述定時參數(shù)顯示裝置，使所述定時參數(shù)顯示裝置顯示出激震次數(shù)、激震時間、電火花發(fā)生器的輸出功率以及地圖和測點(diǎn)所在位置。其中，在步驟S2中 當(dāng)需要作深部探查時，則放電達(dá)額定功率，功率大，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)為2 IOm的距離；當(dāng)需要作水底淺部探查時，則充電時間短，未達(dá)額定功率，放電功率較小，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)在O. 5 2m的距離。在測量前或測量過程中測線根據(jù)需要做調(diào)整，為直線形測線，或者為曲線形或折線形測線。本發(fā)明中，設(shè)計電火花震源額定功率為20000 40000焦耳，其充電時間約為2 4秒。在電火花放電開關(guān)前設(shè)一個繼電器，用來啟動放電開關(guān)，繼電器前設(shè)一個手動控制電路開關(guān)，可以人工控制繼電器使電火花放電。手動開關(guān)并聯(lián)一個定時自動開關(guān)，在手動開關(guān)關(guān)閉時由定時自動開關(guān)啟動、關(guān)閉繼電器，繼而開、閉電火花放電開關(guān)。定時自動開關(guān)可由人工設(shè)定時間從O. 5秒 10秒，自動啟動放電開關(guān)。這樣可以達(dá)到如下效果(I)在電火花震源的充電時間沒達(dá)到額定功率前即放電，在充電-放電-充電-放電…的工作過程中保持小的放電間隔，使得放電功率小，小功率的放電可以提高電火花激震的頻率；(2)在充電時間滿足，電火花震源充電達(dá)到額定功率后放電，使放電功率大，可探查較深地層；(3)作水上探查時，激震點(diǎn)距離是由2個參數(shù)決定的，即A、船行速度；B、電火花震源的充放電激震間隔；2者結(jié)合決定了船行時激震點(diǎn)的間隔，也決定了測點(diǎn)點(diǎn)距；同時可以采用曲線和折線形的測線。(4)每一次啟動放電開關(guān)，同時給接收儀器的計算機(jī)輸入一個啟動信號，作為該激震控制的接收點(diǎn)開始記錄的零時間，也同時給出衛(wèi)星定位的時間，在顯示裝置上給出地圖及測點(diǎn)位置。本發(fā)明的有益效果可以總結(jié)如下I、通過微機(jī)定時控制開關(guān)，控制電火花發(fā)生器的充電時間來控制震源的激震間隔和控制震源的輸出功率。2、通過電火花發(fā)生器的充電時間來控制其激震時間，與行船速度結(jié)合自動控制測點(diǎn)距。
3、在測水底淤泥、砂、卵石等淺部結(jié)構(gòu)時用小測點(diǎn)距，以較小功率的激震；在測水底下深達(dá)SO-IOOm的地質(zhì)時用較大點(diǎn)距，以較大功率激震。通過預(yù)先設(shè)定的電火花發(fā)生器的充電時間來適應(yīng)探查的內(nèi)容和深度。


圖I為本發(fā)明具體實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖，其中1-發(fā)電機(jī)(即電源)；2-電火花發(fā)生器；3-電火花發(fā)射探頭；4-放電開關(guān)；
5-繼電器；6-手動控制開關(guān)；7-微機(jī)定時開關(guān)；8-接收反射信號的主機(jī)；9-衛(wèi)星定位裝置；10-定時參數(shù)顯示裝置；11-發(fā)電機(jī)與電火花發(fā)生器連接電纜；12-電火花發(fā)生器與放電開關(guān)的連接高壓電纜；13-放電開關(guān)與電火花發(fā)射探頭的連接聞壓電纜；14-繼電器與放電開關(guān)連接線；15-手動控制開關(guān)與繼電器連接線；16-自動定時開關(guān)與繼電器連接線；17-控制開關(guān)6、7向接收機(jī)主機(jī)輸出激震起始信號的傳輸線；18-控制開關(guān)6、7向衛(wèi)星定位裝置輸出激震開始的時間及定位的傳輸線；19-微機(jī)定時開關(guān)與顯示裝置的連接線；20-手動控制開關(guān)與顯示裝置的連接線。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖I所示的一種彈性波勘查用的電火花震源，包括電源I、電火花發(fā)生器2、放電開關(guān)4、電火花發(fā)射探頭3和控制開關(guān)系統(tǒng)，所述電火花發(fā)生器2通過高壓電纜連接到所述放電開關(guān)4，所述放電開關(guān)4通過高壓電纜連接到所述電火花發(fā)射探頭3，所述控制開關(guān)系統(tǒng)連接并控制所述放電開關(guān)4，所述控制開關(guān)系統(tǒng)包括繼電器5、微機(jī)定時開關(guān)7、反射信號接收主機(jī)8和衛(wèi)星定位裝置9，所述微機(jī)定時開關(guān)7連接并控制所述繼電器5，所述微機(jī)定時開關(guān)7同時連接到所述反射信號接收主機(jī)8和所述衛(wèi)星定位裝置9，在本實(shí)施例中，所述電源I為發(fā)電機(jī)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述彈性波勘查用的電火花震源還包括手動開關(guān)6和定時參數(shù)顯示裝置10，所述手動開關(guān)6與所述微機(jī)定時開關(guān)7并聯(lián)后，連接并控制所述繼電器5 ;所述微機(jī)定時開關(guān)7和所述手動開關(guān)6均同時連接到所述反射信號接收主機(jī)8和所述衛(wèi)星定位裝置9 ;所述微機(jī)定時開關(guān)7和所述手動開關(guān)6均連接到所述定時參數(shù)顯示裝置10 ;所述電火花發(fā)生器2的額定功率為20000 40000焦耳，達(dá)到額定功率的充電時間為2 4秒。一種應(yīng)用所述的彈性波勘查用的電火花震源的探測方法，包括如下步驟SI，通過所述微機(jī)定時開關(guān)7啟動所述繼電器5來啟動所述放電開關(guān)4，所述微機(jī)定時開關(guān)7控制所述電火花發(fā)生器2充電時間在O. 5秒 10秒范圍內(nèi)；S2，電火花發(fā)生器2在充電達(dá)到額定功率后放電，或者在人工或自動控制下在充電未達(dá)到額定功率時即放電；S3，從所述繼電器5與所述微機(jī)定時開關(guān)7或所述繼電器5與所述手動開關(guān)6輸出信號到所述反射信號接收主機(jī)8和所述衛(wèi)星定位裝置9時開始，啟動此次放電開始測量的信號和衛(wèi)星定位的時間信號，同時所述微機(jī)定時開關(guān)7和所述手動控制開關(guān)發(fā)送信號到 所述定時參數(shù)顯示裝置10，使所述定時參數(shù)顯示裝置10顯示出激震次數(shù)、激震時間、電火花發(fā)生器2的輸出功率以及地圖和測點(diǎn)所在位置。實(shí)際測量中，在測量前或測量過程中測線均能夠根據(jù)需要做調(diào)整，為直線形測線，或者為曲線形或折線形測線。其中，在步驟S2中當(dāng)需要作深部探查時，則放電達(dá)額定功率，功率大，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)為2 IOm的距離；當(dāng)需要作水底淺部探查時，則充電時間短，未達(dá)額定功率，放電功率較小，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)在O. 5 2m的距離。本發(fā)明的主要的核心部分是由繼電器5、微機(jī)定時開關(guān)7，自動定時參數(shù)顯示裝置10及衛(wèi)星定位裝置9構(gòu)成。全套震源是由發(fā)電機(jī)I通過連接電纜11向電火花發(fā)生器2供電，電火花發(fā)生器2通過高壓電纜12與放電開關(guān)4連接，放電開關(guān)4通過高壓電纜13與電火花發(fā)射探頭3連接，手動開關(guān)6和微機(jī)定時開關(guān)開關(guān)7并聯(lián)，6通過連接線15、7通過連接線16與繼電器5連接來控制繼電器5的通、斷，繼電器5通過連接線14與放電開關(guān)4連接來開閉放電開關(guān)4，微機(jī)定時開關(guān)7和手動控制開關(guān)6通過連接線17與接收反射信號的主機(jī)8連接，在手動開關(guān)6或微機(jī)定時開關(guān)7控制繼電器5開通的同時向接收反射信號的主機(jī)8給出啟動此次放電開始測量的信號，并同時通過連接線18向衛(wèi)星定位裝置9發(fā)送記時并開動定位裝置9的信號，同時由手動控制開關(guān)6通過連接線20或微機(jī)定時開關(guān)7通過連接線19輸送信號，使定時參數(shù)顯示裝置10給出并顯示激震次數(shù)、激震時間和通過充電時間計算的電火花發(fā)生器2的輸出功率，同時也顯示地圖及測點(diǎn)在地圖上的位置。以上通過具體的和優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)的描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實(shí)施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種彈性波勘査用的電火花震源，包括電源、電火花發(fā)生器、放電開關(guān)、電火花發(fā)射探頭和控制開關(guān)系統(tǒng)，所述電火花發(fā)生器通過高壓電纜連接到所述放電開關(guān)，所述放電開關(guān)通過高壓電纜連接到所述電火花發(fā)射探頭，所述控制開關(guān)系統(tǒng)連接并控制所述放電開關(guān)，其特征在于所述控制開關(guān)系統(tǒng)包括繼電器、微機(jī)定時開關(guān)、反射信號接收主機(jī)和衛(wèi)星定位裝置，所述微機(jī)定時開關(guān)連接并控制所述繼電器，所述微機(jī)定時開關(guān)同時連接到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性波勘査用的電火花震源，其特征在于還包括手動開關(guān)，所述手動開關(guān)與所述微機(jī)定時開關(guān)并聯(lián)后，連接并控制所述繼電器；所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動開關(guān)均同時連接到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性波勘査用的電火花震源，其特征在于還包括定時參數(shù)顯示裝置，所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動開關(guān)均連接到所述定時參數(shù)顯示裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性波勘査用的電火花震源，其特征在于所述電源為發(fā)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的彈性波勘査用的電火花震源，其特征在于所述電火花發(fā)生器的額定功率為20000 40000焦耳，達(dá)到額定功率的充電時間為2 4秒。
6.ー種應(yīng)用權(quán)利要求I至5任意之一所述的彈性波勘査用的電火花震源的探測方法，其特征在于，包括如下步驟 SI，通過所述微機(jī)定時開關(guān)啟動所述繼電器來啟動所述放電開關(guān)，所述微機(jī)定時開關(guān)控制所述電火花發(fā)生器充電時間在O. 5秒 10秒范圍內(nèi)； S2，電火花發(fā)生器在充電達(dá)到額定功率后放電，或者在人工或自動控制下在充電未達(dá)到額定功率時即放電； S3，從所述繼電器與所述微機(jī)定時開關(guān)或所述繼電器與所述手動開關(guān)輸出信號到所述反射信號接收主機(jī)和所述衛(wèi)星定位裝置時開始，啟動此次放電開始測量的信號和衛(wèi)星定位的時間信號，同時所述微機(jī)定時開關(guān)和所述手動控制開關(guān)發(fā)送信號到所述定時參數(shù)顯示裝置，使所述定時參數(shù)顯示裝置顯示出激震次數(shù)、激震時間、電火花發(fā)生器的輸出功率以及地圖和測點(diǎn)所在位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用弾性波勘査用的電火花震源的探測方法，其特征在于在步驟S2中 當(dāng)需要作深部探查時，則放電達(dá)額定功率，功率大，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)為2 IOm的距離； 當(dāng)需要作水底淺部探查時，則充電時間短，未達(dá)額定功率，放電功率較小，并與行船速度結(jié)合，控制測線上測點(diǎn)在O. 5 2m的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用弾性波勘査用的電火花震源的探測方法，其特征在于在測量前或測量過程中測線根據(jù)需要做調(diào)整，為直線形測線，或者為曲線形或折線形測線。
全文摘要
一種彈性波勘查用的電火花震源，采用一組微機(jī)定時開關(guān)啟動繼電器來啟動電火花震源的放電開關(guān)，可控制電火花發(fā)生器充電時間在0.5-10秒范圍。充電時間使電火花生器達(dá)到額定功率后放電，可用于深部探查，并與行船速度結(jié)合控制測點(diǎn)距在2-10m；在充電時間短時，可作水底淺部探查，并與行船速度結(jié)合控制測點(diǎn)距在0.5-2m。控制開關(guān)與實(shí)時參數(shù)顯示裝置相連，控制開關(guān)打開時并向接收反射波信號的主機(jī)給出測量啟動信號，向衛(wèi)星定位裝置給出計時、定位時間信號，向顯示裝置輸送信號，給出并顯示激震次數(shù)、激震時間和通過激震時間計算的電火花發(fā)生器的輸出功率以及地圖和測點(diǎn)位置。
文檔編號G01V1/38GK102830427SQ201210351788
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月20日
發(fā)明者鐘世航, 王榮 申請人:鐘世航