CN102681009A - 多通道瞬态瑞雷波测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，包括工程动测仪，通过触发传输电缆与所述工程动测仪连接的触发检波器，以及通过数据传输电缆并联于该触发检波器上的至少两台低通检波器。同时，还提供了一种上述多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法，通过上述软硬件的结合，巧妙地解决了现有技术存在的测试设备质量较重、体积庞大、操作复杂等缺陷，实现了瞬态瑞雷波信号的快速测试，为瞬态瑞雷波勘察提供了一条新的实现途径，为勘察技术的发展奠定了设备小型化的实现基础。
Description
技术领域
本发明涉及一种瞬态瑞雷波的勘测技术，具体地说，是涉及一种多通道瞬态瑞雷波测试系统及其测试方法。
背景技术
随着面波探测在天然地震和工程勘察领域中的应用，面波理论在原理、测量技术和数据处理方法上，都得到很大的发展。而多通道面波仪便是完成面波探测的主要设备，虽然现有的多通道面波仪在功能上比较齐全，但是却也存在比较明显的缺陷：质量较重，体积庞大，操作复杂，一体式仪器在维修和使用上十分复杂，在实际应用时给操作人员带来了很多麻烦。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道瞬态瑞雷波测试系统及其测试方法，解决现有技术中存在的问题，使面波勘测更加简单、方便。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
多通道瞬态瑞雷波测试系统，包括工程动测仪，通过触发传输电缆与所述工程动测仪连接的触发检波器，以及通过数据传输电缆并联于该触发检波器上的至少两台低通检波器。
具体地说，所述低通检波器的自然频率为4HZ；所有低通检波器的幅频响应相同；所述数据传输电缆为同轴屏蔽电缆；所有数据传输电缆的长度相等。
以上述多通道瞬态瑞雷波测试系统为基础，本发明还提供了相应的测试方法，包括以下步骤：
（1）配置数据传输电缆和触发传输电缆，组装低通检波器和触发检波器，并配置工程动测仪的触发通道和检波器采集接口；
（2）多台工程动测仪并行采集数据；
（3）将并行采集到的数据拼接为面波记录；
（4）将并行采集到的数据转换为瑞雷波数据处理软件所能识别的数据文件；
（5）瑞雷波数据处理软件对转换后的数据文件进行处理，得到瞬态瑞雷波信号。
进一步地，所述工程动测仪的型号为RSM-24FD。
再进一步地，所述步骤（1）中的触发通道采用工程动测仪的外触发通道构成。
更进一步地，所述步骤（3）的具体是指：在每次锤击后，通过移动低通检波器的方式分n次接收震源信号，再拼接为多道的SWS-3型面波记录。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过RSM-24FD低通道采集仪与低通检波器、触发检波器的巧妙配合形成了一种新的多通道面波仪，其较现有的多通道面波仪质量更轻、体积更小，操作更方便，从而有效地解决了现有技术存在的缺陷；
（2）本发明通过对低通检波器、触发检波器和数据传输电缆的选择，有效地解决了信号衰减对测试数据的影响问题，以及测试过程中存在的误触发问题，保证了瞬态瑞雷波勘察的精度；
（3）本发明将工程动测仪的外触发通道设计为数据采集时的触发通道，从而使工程动测仪的A/D通道能够充分地用于资源转换，提高了野外作业的效率；
（4）本发明为瞬态瑞雷波勘察提供了一条新的实现途径，为勘察技术的发展奠定了设备小型化的实现基础。
附图说明
图1为本发明中多通道瞬态瑞雷波测试系统的系统框图。
图2为本发明中多通道瞬态瑞雷波测试系统测试方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，多通道瞬态瑞雷波测试系统主要包括工程动测仪、触发检波器和多台低通检波器，其中，工程动测仪选用RSM-24FD工程动测仪，而触发检波器则通过触发传输电缆与该工程动测仪连接，所有低通检波器则分别通过数据传输电缆与该触发检波器连接，如比，各个低通检波器之间便形成了并联关系，可以进行并行的数据采集。
具体地说，所有低通检波器的幅频响应尽量一致，一般选择自然频率为4HZ的低通检波器。为了保证抗干扰能力，所述数据传输电缆采用屏蔽性能良好的同轴屏蔽电缆。同时，所有数据传输电缆的长度相等，且不宜过长，以避免信号衰减对测试数据的影响。另外，为避免测试过程中的误触发，所用触发检波器的灵敏度不宜过高。
以上述多通道瞬态瑞雷波测试系统的基础，本发明提供了相应的测试方法。在说明具体测试方法之前，先对现有技术中的SWS-3型面波仪器和本发明选用的RSM-24FD工程动测仪的基本性能参数进行比较，以说明本发明的优越性。
衡量一个数据采集仪器一个通道性能的指标有如下几个：采样速率、采样精度、采样长度和附加的一个前置增益，对SWS-3型号面波仪器上述参数如下：
采样速率：最快20us；
采样精度：A/D20bit；
采样长度：512、1024、2048、4096、8192可选；
前置增益：约300倍；
对RSM-24FD工程动测仪其参数如下：
采样速率：最快10us；
采样精度：A/D24bit；
采样长度：512、1024、2048、4096、8192可选；
前置增益：100倍；
从上述参数对比可知，低通道采集仪无论在采样速率、采样精度和采样长度方面都优于或等于SWS-3型面波仪器；RSM-24FD工程动测仪在前置增益方面略小5%，但这一点其实在二十米以上的接收距离上误差降低为0.5%，并且通过24位的A/D转换完全可以抵消上述增益的差异。因此，在主要硬件性能上，RSM-24FD工程动测仪具有明显优势。
基于上述结论，如图2所示，本发明提供的多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法如下：
（1）配置好硬件系统。
主要的硬件框架与图1所示，在此不再赘述。需要说明的是，要实现利用RSM-24FD工程动测仪进行多道瞬态瑞雷波测试的目的，首先需要解决的问题就是如何利用RSM-24FD工程动测仪完成符合多道瞬态瑞雷波测试的数据采集过程。通过考察多道瞬态瑞雷波测试的测试过程，我们可以确定利用RSM-24FD工程动测仪进行多道瞬态瑞雷波测试的观测系统如下：第一，要有一个能同步触发多台并联RSM-24FD工程动测仪的触发通道；第二，制作一套可用于多台RSM-24FD工程动测仪进行数据采集的检波器采集接口。在此，为充分利用RSM-24FD工程动测仪的A/D转换资源，本实施例利用RSM-24FD工程动测仪的外触发通道（EXS）作为同步触发多台并联RSM-24FD工程动测仪的触发通道，如此可充分利用余下的四个A/D通道，以提高野外作业效率。
（2）为上述硬件系统配置相应的软件。
本发明以北京水电物探研究所开发的瑞雷波分析处理软件为基础，该软件为一款强大的集多道瞬态瑞雷波数据时域与频域分析、多阶瑞雷波拾取及地层正反演功能为一体的应用软件。
（3）工程动测仪并行采集数据，并在采集之后，将之拼接为SWS-3型面波记录。
工程动测仪采集数据的方法与现有技术完全相同，在此不再赘述。在此主要说明将数据格式转换的具体方法和理论依据。考察震源激发的弹性波在一维测线上的传播，显然不同位置处质点震动s（检波器接受到的信号）是震源震动（S）、传播距离（X）、的函数，若再考虑环境噪音(Y)，则s可表示如下：
s=M(S,X)+Y
显然，从上式可以看出，若我们控制好震源激发条件，保证激发条件相同，例如采用相同落距的锤击震源和增加地表锤击位置的刚度，同时在环境噪音尽量小的情况下（Y—>0）进行，那么检波器接收到的信号将只与位置M有关。这样，我们可通过每次锤击后移动检波器的方式分n次接收信号，并将其拼接为多道的SWS-3型面波记录。事实上，现有技术中，SWS-3型面波仪器的多道一致性并不能做到完全一致，只要在误差允许的范围内，我们可以认为上述拼接后的数据质量完全可以满足要求。
（4）将并行采集到的数据转换为瑞雷波数据处理软件所能识别的数据文件，然后进行处理，得到瞬态瑞雷波信号。
在完成信号的拼接之后，利用CCSWS瑞雷波数据分析、处理、正反演拟合软件对RSM-24FD工程动测仪所采集的数据进行分析处理，直到得到最终需要的瞬态瑞雷波信号。这一过程与现有技术相同，在此不再赘述。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。
Claims (9)
1.多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，包括工程动测仪，通过触发传输电缆与所述工程动测仪连接的触发检波器，以及通过数据传输电缆并联于该触发检波器上的至少两台低通检波器。
2.根据权利要求1所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，所述低通检波器的自然频率为4HZ。
3.根据权利要求2所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，所有低通检波器的幅频响应相同。
4.根据权利要求1或2或3所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，所述数据传输电缆为同轴屏蔽电缆。
5.根据权利要求4所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统，其特征在于，所有数据传输电缆的长度相等。
6.基于权利要求1～5中任意一项所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配置数据传输电缆和触发传输电缆，组装低通检波器和触发检波器，并配置工程动测仪的触发通道和检波器采集接口；
（2）多台工程动测仪并行采集数据；
（3）将并行采集到的数据拼接为面波记录；
（4）将并行采集到的数据转换为瑞雷波数据处理软件所能识别的数据文件；
（5）瑞雷波数据处理软件对转换后的数据文件进行处理，得到瞬态瑞雷波信号。
7.根据权利要求6所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法，其特征在于，所述工程动测仪的型号为RSM-24FD。
8.根据权利要求7所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法，其特征在于，所述步骤（1）中的触发通道采用工程动测仪的外触发通道构成。
9.根据权利要求8所述的多通道瞬态瑞雷波测试系统的测试方法，其特征在于，所述步骤（3）的具体是指：在每次锤击后，通过移动低通检波器的方式分n次接收震源信号，再拼接为多道的SWS-3型面波记录。
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