CN103487826B - 一种弹性波勘探的子波分析装置及其激震方法 - Google Patents
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Abstract
一种弹性波勘探的子波分析装置及其激震方法，其中装置包括金属锤、金属振块和接收主机，金属振块中埋设有检波器，接收主机包括电源、电阻、计算机和接收系统，金属锤、电源、电阻、金属振块之间通过导线依次串联；电阻的两端通过导线连接到计算机，接收系统也连接到计算机，检波器与接收系统之间通讯连接。本发明为一种新的激震机制，此震动频率高，最高可达10kHz以上；并且频带宽，可以从5Hz～10kHz。被激震的金属体与地面、岩面紧贴，被激震的金属物体的振动可通过与它接触的土面、岩面传入土体或岩体中，高宽频带的震动可以得到丰富的反射信号，取得新的勘查效果；可以在松软地面环境下使用。
Description
技术领域
本发明涉及浅层地球物理勘查(工程地质勘查)技术领域，尤其是涉及一种弹性波勘探的子波分析装置及其激震方法。
背景技术
目前地震勘探的激震方法主要为爆炸、锤击震源等，他们都是利用一个物体与岩、土间产生的作用产生振动，例如，使用爆炸震源时，炸药爆炸时与炸药周围的岩石或土作用产生振动；锤击震源则是用重锤击打地面或岩面产生震波，或用重锤击打在一厚板上，厚板与地面、土面相互作用，产生振动；横波扣板法激震则是将一厚板放于地面，上压重物，横敲木板一端，使板与地面产生摩擦而发生振动。他们都是激震的炸药爆炸或激震设备与岩、土接触面间产生振动。他们都是通过击打或爆炸使土面或岩面或钻孔中岩体产生振动、震波的方法，一般激发的频率均较低。本发明提出一种新的激震方式，克服上述激震方法的局限。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种新型的弹性波勘探的激震方式并设计了子波分析装置，解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种弹性波勘探的子波分析装置，包括金属锤、金属振块和接收主机，所述金属振块中埋设有检波器，所述接收主机包括电源、电阻、计算机和接收系统，所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间通过导线依次串联；
所述电阻的两端通过导线连接到所述计算机，所述接收系统也连接到所述计算机，所述检波器与所述接收系统之间通讯连接。
所述金属锤的质量为2kg～6kg。
所述金属振块为厚1～2cm、边长15～25cm的金属方形板或长方形；或者为直径15～25cm圆形金属盘；或者为直径2cm～4cm、长20～40cm的金属杆；或者为5～10cm×5～10cm×5～10cm的金属块。
所述电源为电池。
所述检波器为频宽为10Hz-8000Hz的宽频检波器。
一种根据所述的弹性波勘探的子波分析装置的激震方法，包括步骤如下：
第一步，将所述金属振块放在地面上或贴在被测岩、土表面；
第二步，用所述金属锤击打所述金属振块，击打的瞬间使所述金属锤与所述金属振块之间短路，并使所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间电路瞬时接通，在所述电阻的两侧产生电位差△V；同时，使所述金属振块产生振动成为震源，此震动通过被测岩、土表面传入岩、土；
第三步，所述计算机通过导线接收所述电位差△V，启动所述接收主机的时钟，给出零时间；并启动接收系统；。
第四步，所述检波器将检测到的震波信号传向所述接收主机上的所述接收系统，接收所述接收系统传来的震波信号并及时分析激震频谱和激震子波。
本发明公开了一种浅层地震勘探的新的激震方式，它通过用金属锤击打预先放在土面或岩石面某被激震体的表面的钢制、铝合金或铜制及其它硬金属的物体，它们受锤击后产生振动成为震源，并通过激震体与被激震体的表面这接触面传入土体或岩体中；被锤打的金属物体为厚1cm～2cm、边长15cm～25cm的方形或长方形金属板，或为厚1cm～2cm、直径15cm～25cm的圆形金属盘，或为直径2cm-4cm、长20cm-140cm的金属杆，或为5cm～10cm×5cm～10cm×5cm～10cm的金属块；在这些金属板、金属杆、金属圆盘、金属块中，装有超宽频带的检波器，检波器用引线与接收主机相连，用以及时进行激震频谱和子波分析；金属块体和锤分别与导线连接，导线连接到接收主机，接收主机上设有电阻和电池与导线相连，锤与金属块体接触时短路，在电阻两端产生电位差，启动主机的计算机时钟，给出零时间，并启动接收系统。
传统的地震勘探方法，无论是采用爆炸震源还是锤击震源、落重震源都仅能得到较低而窄频的频率。例如2006年8月第1版第7次印刷的《地震勘探原理》(上册)第74页，第2～4行“反射波的主频一般在30～50Hz…风吹草动等微震的频谱比较宽；声波的频谱在100Hz以上，是比较高的范围”；2011年3月出版的《工程物探手册》(中国水利电力物探科技信息网编著)的“浅层折射波法”一节的“4.1.1.3优点和局限性”的2)中“探测深度范围广，从几米至几十米乃至一二百米皆可。”(第248页)。第257页倒6行，“进行折射波法时其频谱约为30-60Hz......”第291页，第14～17行“地面浅层反射波法，探测深度小于四五十米时反射波频谱多在100～150Hz，…当探测深度大于四五十米时反射波频谱多在60～120Hz”。
本发明的方案是：用金属锤击打预先放在土面或岩石面上的小体积钢制、铝合金制或铜制及其他硬的金属制的物体，它们受锤击后产生震动，此震动频率高，最高可达10kHz以上；并且频带宽，可以从5Hz～10kHz。被激震的金属体与地面、岩面紧贴，被激震的金属物体的振动可通过与它接触的土面、岩面传入土体或岩体中。
这种激震方式与传统的激震方式的不同点在于，用锤击击打一个金属激震体，使此金属体产生振动，再通过此已被激震的物体将振动传入介质中，土体、岩体介质是接收此震动而传递应力波。土体、岩体介质是接收此震动而传递应力波，他们激震频带较宽并且激震高频成分丰富。
为了掌握激震的子波和频谱的情况，在被激震的金属物内安装一个宽频带的检波器；检波器的连接线另一端连接向仪器接收主机，及时进行激震频谱和子波分析。
本发明的有益效果可以总结如下：
1、本发明用金属锤击打预先放在土面或岩石面上的小体积钢制、铝合金制或铜制及其他硬的金属制的物体，它们受锤击后产生振动成为震源，这是一种新的激震机制，此震动频率高，最高可达10kHz以上；并且频带宽，可以从5Hz～10kHz。被激震的金属体与地面、岩面紧贴，被激震的金属物体的振动可通过与它接触的土面、岩面传入土体或岩体中，高宽频带的振动可以得到丰富的反射信号，取得新的勘查效果；新的激震方式。可以解决在松软地面环境下的探测问题。
2、本发明结构简单，无复杂零件的加工，使用方便，制造成本低廉。
附图说明
图1为厚1～2cm、边长15～25cm的方形或长方形金属板1，
图2为直径15～25cm直径的圆形金属盘2，
图3为直径2cm～4cm、长20～40cm的金属杆3，
图4为5～10cm×5～10cm×5～10cm的金属块4，
图5为各元件连接示意图，
图6为后文实例1榆林市柠条塔煤矿地面上作的近于零震—检距的实测时间剖面，
图7为图6的时间剖面上第44道(点)的频谱分析曲线图，
图8为后文实例2将检波器放在激震的小金属体激震时的频谱分析资料。
图中1—方形或长方形金属板，也可用2、3、4代替
5—锤击金属板1激震的激振锤
6、7—分别将激振锤5和金属板1连接到仪器主机的导线
8—仪器主机
9—电池
10—电阻
11—仪器主机中的计算机
12、13—将电阻10的两端连向计算机的导线
14—宽频带的检波器(接收频带宽为10Hz-8000Hz)
15—从宽频带检波器14连向接收机的接线
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图5所示的一种弹性波勘探的子波分析装置，包括金属锤、金属振块和接收主机，所述金属振块中埋设有检波器，所述接收主机包括电源、电阻、计算机和接收系统，所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间通过导线依次串联；所述电阻的两端通过导线连接到所述计算机，所述接收系统也连接到所述计算机，所述检波器与所述接收系统之间通讯连接。
在更加优选的实施例中，所述金属锤的质量为2kg～6kg。所述金属振块为厚1～2cm、边长15～25cm的金属方形板或长方形；或者为直径15～25cm圆形金属盘；或者为直径2cm～4cm、长20～40cm的金属杆；或者为5～10cm×5～10cm×5～10cm的金属块。
在更加优选的实施例中，所述电源为电池。所述检波器为频宽为10Hz-8000Hz的宽频检波器。
一种根据所述的弹性波勘探的子波分析装置的激震方法，包括步骤如下：
第一步，将所述金属振块放在地面上或贴在被测岩、土表面；
第二步，用所述金属锤击打所述金属振块，击打的瞬间使所述金属锤与所述金属振块之间短路，并使所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间电路瞬时接通，在所述电阻的两侧产生电位差△V；同时，使所述金属振块产生振动成为震源，此震动通过被测岩、土表面传入岩、土；
第三步，所述计算机通过导线接收所述电位差△V，启动所述接收主机的时钟，给出零时间；并启动接收系统；。
第四步，所述检波器将检测到的震波信号传向所述接收主机上的所述接收系统，接收所述接收系统传来的震波信号并及时分析激震频谱和激震子波。
在两个具体的实施例中：
(1)将不大的金属块体，即厚1～2cm、边长15～25cm的方形板或长方形1(图1)或直径15～25cm直径的圆形金属盘2(图2)，或直径2cm～4cm、长20～40cm的金属杆3(图3)；或5～10cm×5～10cm×5～10cm的金属块4(图4)，放在地面上或贴在其他岩、土表面；
(2)用2kg～6kg的金属锤5击打金属块体1或2或3或4使之产生振动；
(3)金属块体和锤分别与导线6、7连接，导线连接到接收主机8，接收主机上设有电阻8和电池9与导线连接。锤与金属块体接触时短路，导线及电阻即与电源连通，电阻两端产生电位差△V，此电位差通过导线12、13与主机8的计算机11接收，启动该机时钟，给出零时间，并启动接收系统。
(4)频带为10HZ-8000Hz的宽频带的检波器14安装在金属板1、金属盘2、金属杆3、金属块4中，通过连接线15连向接收主机。通过主机及时分析激震频谱和激震子波。
作为一个实例，引用一个现场实测资料。那是在榆林市柠条塔煤矿地面上作的实测。在测线1的各个测点分别用锤击击打金属杆激震，地面测线的小部分为公路，大部分为沙丘形成的沙层，厚度为10～14m，附图6为测线各测点数据汇成的时间剖面，可以看到图中23点～36点的约78ms～84ms,有一条双曲线的同相轴，他反映了已知位置和深度(约130m深)的2-2煤层的东大巷；在97ms～101ms的多条双曲线的同相轴，他反映了深约160m的采空区。此资料反映了探查深度可达约180m。附图7为第44道的频谱分析，他反映了反射波的频率可达3700Hz.
作为第二个实例，引用了将检波器放在激震的小金属体时的频谱分析资料，见附图8(下图)。他反映了按本发明专利所规定的激震方式和装置，其激震频率可从几Hz至5000Hz,甚至达10000Hz以上。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种根据弹性波勘探的子波分析装置的激震方法，其特征在于，
所述弹性波勘探的子波分析装置包括金属锤、金属振块和接收主机，所述金属振块中埋设有检波器，所述接收主机包括电源、电阻、计算机和接收系统，所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间通过导线依次串联；
所述电阻的两端通过导线连接到所述计算机，所述接收系统也连接到所述计算机，所述检波器与所述接收系统之间通讯连接；
所述金属振块贴在被测岩、土表面；
所述金属锤的质量为2kg～6kg；所述金属振块为厚1～2cm、边长15～25cm的金属方形板；或者为直径15～25cm圆形金属盘；或者为直径2cm～4cm、长20～40cm的金属杆；或者为5～10cm×5～10cm×5～10cm的金属块；
所述方法包括步骤如下：
第一步，将所述金属振块贴在被测岩、土表面；
第二步，用所述金属锤击打所述金属振块，击打的瞬间使所述金属锤与所述金属振块之间短路，并使所述金属锤、所述电源、所述电阻、所述金属振块之间电路瞬时接通，在所述电阻的两侧产生电位差△V；同时，使所述金属振块产生震动成为震源，此震动通过被测岩、土表面传入岩、土；
第三步，所述计算机通过导线接收所述电位差△V，启动所述接收主机的时钟，给出零时间；并启动接收系统；
第四步，所述检波器将检测到的震波信号传向所述接收主机上的所述接收系统，接收所述接收系统传来的震波信号并及时分析激震频谱和激震子波。
2.根据权利要求1所述的激震方法，其特征在于：所述电源为电池。
3.根据权利要求1所述的激震方法，其特征在于：所述检波器为频宽为10Hz-8000Hz的宽频检波器。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN202421510U (zh) * | 2012-01-18 | 2012-09-05 | 中国石油化工集团公司 | 一种浅层勘探敲击器 |
| CN203133289U (zh) * | 2012-12-13 | 2013-08-14 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司 | 用于微测井资料采集的资料采集设备和地震波激发装置 |
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