CN213240534U - 一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统，包括：与所述分布式工程地震仪连接的计时装置，以及设置在地面上并与所述计时装置连接的激发装置；所述计时装置用于记录所述激发装置的激发时间和所述分布式工程地震仪的检波时间；所述激发装置包括：震动触发器以及设置在所述震动触发器上并与所述计时装置连接的加速度触发器。由于将加速度触发器设置在震动触发器，震动触发器做加速度运动产生主动源时，震动触发器的加速度较大，也就是说，只有加速度触发器的加速度满足一定值时才会发出激发信号。有效避免轻微触碰这种小加速度所产生的误触发。

Description

一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统

技术领域

本实用新型涉及地质、地球物理勘探技术领域，尤其涉及的是一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统。

背景技术

现有工程地震仪按采集装置和传感器连接方式可分为：有线连接和无线分布式连接两种。其中有线连接的工程地震仪A主要用于主动源地震勘探的数据采集，有线连接的工程地震仪A通过电缆A与地震仪主机A连接，当震源锤A敲击激发砧板A时，激发触发开关产生一个瞬时电信号输出给地震仪主机A，然后地震同时断开数据采集通道进行数据采集(详见，图1)。这种锤击激发触发开关的采集方式保证了所有检波器的同步采集，从而确保了地震记录上地震波组在地层中传播的精确测量。图1中多个半圆表示产生的地震波，激发砧板A与有线连接的工程地震仪A之间的距离为偏移距。

现有技术中，传统的震源激发装置采用触发线分别连接金属震源锤和金属激发砧板上，这样当作为震源的震源锤与激发砧板接触时造成触发器短路，从而产生一个瞬时脉冲信号输出给计时装置进行时间采集。存在着明显的缺陷：由于激发信号由震源锤和激发砧板短路产生，在野外现场激发砧板与震源锤需根据炮点的移动而人为移动，所以经常会产生误触发，造成坏记录。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统，旨在解决现有技术中激发装置容易误触发，造成坏记录的问题。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，其包括：与所述分布式工程地震仪连接的计时装置，以及设置在地面上并与所述计时装置连接的激发装置；所述计时装置用于记录所述激发装置的激发时间和所述分布式工程地震仪的检波时间；所述激发装置包括：震动触发器以及设置在所述震动触发器上并与所述计时装置连接的加速度触发器。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述加速度触发器为振动开关，所述加速度触发器为振动开关，所述振动开关根据所述震动触发器的加速度触发断开或闭合；或者

所述加速度触发器为传感器一体开关，所述传感器一体开关根据检测所述震动触发器的加速度达到预设阈值时断开或闭合。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述传感器一体开关包括：开关单元以及与所述开关单元连接的加速度计和陀螺仪。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述震动触发器包括：设置在地面上的激发砧板、用于激发所述激发砧板的震源锤，所述加速度触发器设置在所述震源锤上。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述分布式工程地震仪为无线分布式工程地震仪。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述计时装置包括：与所述加速度触发器连接的控制器、与所述控制器连接的授时器、与所述控制器连接的计时器。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述授时器包括：第一脉冲装置和第二脉冲装置；所述第一脉冲装置的秒脉冲数与所述第二脉冲装置的秒脉冲数不同；所述控制器用于根据所述第一脉冲装置的秒脉冲数和所述第二脉冲装置的秒脉冲数进行时间校正。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为所述第二脉冲装置的秒脉冲数的整数倍。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为2-1000PPS，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为1PPS。

所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其中，所述计时装置还包括：与所述控制器连接的存储读写器以及与所述控制器连接的显示屏。

有益效果：由于将加速度触发器设置在震动触发器，震动触发器做加速度运动产生主动源时，震动触发器的加速度较大，也就是说，只有加速度触发器的加速度满足一定值时才会发出激发信号。有效避免轻微触碰这种小加速度所产生的误触发。

附图说明

图1是现有技术中有线连接工程地震仪工作示意图。

图2是本实用新型中无线分布式工程地震仪工作示意图。

图3是本实用新型中分布式工程地震仪主动源采集计时系统的结构示意图。

图4是本实用新型中激发装置的电路图。

图5是本实用新型中计时装置的功能原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图2-图5，本实用新型提供了一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统的一些较佳实施例。

如图2和图3所示，一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统包括：与所述分布式工程地震仪10连接的计时装置20，以及设置在地面上并与所述计时装置20连接的激发装置；所述计时装置20用于记录所述激发装置的激发时间和所述分布式工程地震仪10的检波时间；所述激发装置包括：震动触发器以及设置在所述震动触发器上并与所述计时装置20连接的加速度触发器。

值得说明的是，主动源是指人为形成的震动源，例如，采用震源锤锤击激发砧板产生振动波；被动源是指大自然形成的震动波，例如，地震，背景噪声。震动触发器用于在地面上激发产生震动波，且该震动波为主动源，例如，震源锤以一定的加速度锤击激发砧板产生振动波。如图2所示，分布式工程地震仪10设置在地面上，用于检测地面的震动波。加速度触发器是指在震动触发器做加速度运动时产生激发信号的器件。分布式工程地震仪10包括数据采集器、数据存储器、传感器以及GPS。

具体地，所述分布式工程地震仪10分为有线分布式工程地震仪和无线分布式工程地震仪，因此，当采用有线分布式工程地震仪时，所述分布式工程地震仪10通过电缆与计时装置20连接，当采用无线分布式工程地震仪时，所述分布式工程地震仪10与计时装置20无线通讯连接。

本实用新型中采用加速度触发器，也就是说，只要震动触发器没有做加速度运动，加速度触发器也就没有做加速度运动，就不会发出激发信号。而且在震动触发器做加速度运动产生主动源时，震动触发器的加速度较大，也就是说，只有加速度触发器的加速度满足一定值时才会发出激发信号。那么即使震源锤与激发砧板误接触，也不会产生激发信号给计时装置20，有效避免轻微触碰所产生的误触发。

当加速度触发器在做加速度运动时会产生一个脉冲信号作为激发信号发送给计时装置20，为提高计时精度通常采用脉冲信号的上升沿或下降沿做为激发信号。如图4所示，加速度触发器相当于开关K，当加速度触发器在做加速度运动时，开关K闭合，会在采集通道会出现上升脉冲达到高电位，当加速度触发器静止时，开关K断开，采集通道又恢复到低电位；图2所示的电路中R1通常为>10MΩ的下拉电阻，而R2为电源E的保护电阻，要求远小于10MΩ；电源E的电压值不能超过采集通道上限电压值。加速度触发器静止时开关闭合，而加速度触发器在做加速度运动时开关断开，亦可产生一个脉冲信号，该方式适用于爆炸震源的激发计时。

在本实用新型的一个较佳实施例中，请同时参阅图3-图4，所述震动触发器包括：设置在地面上的激发砧板32、用于激发所述激发砧板32的震源锤31，所述加速度触发器设置在所述震源锤31上。

具体地，加速度触发器设置在震源锤31上，震源锤31的加速度就是加速度触发器的加速度。本实用新型中采用震源锤31敲击激发砧板32产生震动波，当然还可以采用其它震动触发器，例如，采用重物，利用重物自由落体锤击地面。

在本实用新型的一个较佳实施例中，所述加速度触发器为振动开关，所述振动开关根据所述震动触发器的加速度触发断开或闭合。

具体地，振动开关分为常闭型和常开型，常闭型振动开关是指振动开关在静止时处于闭合状态，当受到较大的力度冲击或摇晃时，也就是，在做加速度运动时，振动开关会断开。常开型振动开关是指振动开关在静止时处于断开状态，当受到较大的力度冲击或摇晃时，也就是，在做加速度运动时，振动开关会闭合。

在本实用新型的一个较佳实施例中，请同时参阅图3-图4，所述加速度触发器为传感器一体开关，所述传感器一体开关根据检测所述震动触发器的加速度达到预设阈值时断开或闭合。

具体地，传感器一体开关包括：开关单元34以及与所述开关单元34 连接的加速度计和陀螺仪33，当加速度计检测到震动触发器的加速度达到预设阈值时，发出信号，使开关单元断开或闭合。

举例说明，通过加速度计检测到震源锤31的加速度达到预设阈值时，发出信号使开关单元断开。

具体地，传感器一体开关将X，Y，Z三个方向的加速度在给定的时间窗(该时间窗长度根据锤击信号的长度进行选取)内进行积分运算得到动量和能量值；并将X，Y，Z三个方向的动量，能量值，以及陀螺仪33的角度值，通过串口或以太网协议传到主控板上。主控板将这些数据赋予开关闭合时的时间戳，保存到存储卡内，用于计算震源激发的能量，从而对激发震源进行客观的评价。

在本实用新型的一个较佳实施例中，所述分布式工程地震仪10为无线分布式工程地震仪(以下简称无线地震仪)。

具体地，采用无线地震仪，可以不受传输电缆的限制，应用更广泛。且本实用新型的分布式工程地震仪主动源采集计时系统可适用于无线地震仪，从而避免现有技术中昂贵的与检波器配套的采集设备，从而降低了成本。

在本实用新型的一个较佳实施例中，如图5所示，所述计时装置20包括：与所述加速度触发器连接的控制器、与所述控制器连接的授时器、与所述控制器连接的计时器。

本实用新型计时装置20与激发装置连接，可以得到激发装置的激发时间，也即震动波产生的时间。通过计时装置20与无线地震仪无线连接，当无线震动仪检测到震动波后，得到无线地震仪的检波时间，从而实现对无线地震仪的时间数据的记录。所述计时器采用外接计时器或板载晶振。计时器用于提高授时器的时间的精度。

在本实用新型的一个较佳实施例中，如图5所示，所述计时装置20还包括：与所述控制器连接的存储读写器以及与所述控制器连接的显示屏。

具体地，通过显示屏可以显示震动波数据和时间数据，通过存储读写器可以实现对震动波数据和时间数据进行存储和读写。

采用无线地震仪时，计时装置20采用全球导航卫星系统定位授时器 (GNSS)采集时间。计时装置20采用的GNSS兼容：全球定位系统(GPS)、格洛纳斯(GLONASS)、伽利略卫星导航系统(GALILEO)、中国北斗卫星导航系统。计时装置20基于单片机系统构建，控制器包括采集通道、授时器接口、计时器接口，显示器接口以及存储卡接口。当采集通道接收到激发信号时，控制器存储授时器传出时间标志字符串，同时读取外接计时器(或板载晶振)数据作为<1s的数据，并将这两个时间数据同时存储到存储卡上作为激发信号的激发时间，同时通过对激发信号的判断，保存不同触发方式。

在本实用新型的一个较佳实施例中，所述授时器包括：第一脉冲装置和第二脉冲装置；所述第一脉冲装置的秒脉冲数与所述第二脉冲装置的秒脉冲数不同；所述控制器用于根据所述第一脉冲装置的秒脉冲数和所述第二脉冲装置的秒脉冲数进行时间校正，可以避免由于板载晶振不稳定造成的时间漂移问题。

所述第一脉冲装置的秒脉冲数与所述第二脉冲装置的秒脉冲数不同，也就是说，在相同时间内，所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数并不相同。那么，所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数之比为固定数值(该固定数值不是1)，如果两者检测的时间戳不一致，则所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数之比不是固定数值，而是偏离该固定数值，也就是说，所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数之比大于固定数值或者小于固定数值。通过所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数可以确定所述第一脉冲装置与所述第二脉冲装置之间的时间偏差，从而对时间进行校正。所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数相差越大，时间偏差的精度越高。

举例说明，若相同时间内，所述第二脉冲装置的脉冲数不变，所述第一脉冲装置的脉冲数的脉冲数减少了，所述第一脉冲装置的脉冲数和所述第二脉冲装置的脉冲数之比小于固定值，则表示第一脉冲装置检测到的时间比第二脉冲装置的检测到的时间要慢一些，两者之间具有时间偏差，可以将这个时间偏差加到震动波的检测结果中。如果时间偏差超过预设阈值，则该时间数据可以弃用。

在本实用新型的一个较佳实施例中，为了便于计算时间偏差，将两者的秒脉冲数设置为相差数倍，也就是说，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为所述第二脉冲装置的秒脉冲数的整数倍，或者所述第二脉冲装置的秒脉冲数为所述第一脉冲装置的秒脉冲数的整数倍。

所述第一脉冲装置的秒脉冲数与第二脉冲装置的秒脉冲数之间差别越大，两者之间的时间偏差的精度越高。具体地，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为1PPS，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为2-1000PPS。或者所述第一脉冲装置的秒脉冲数为1PPS，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为2-1000PPS。

举例说明，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为1PPS，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为2-1000PPS时，第二脉冲装置的整秒脉冲和第一脉冲装置的 1000次脉冲重合，如果第二脉冲装置的整秒脉冲时，第一脉冲装置只有998 次脉冲，那么在1s内，第一脉冲装置检测的时间慢了2/1000s＝2ms。

综上所述，本实用新型提供了一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统，包括：与所述分布式工程地震仪连接的计时装置，以及设置在地面上并与所述计时装置连接的激发装置；所述计时装置用于记录所述激发装置的激发时间和所述分布式工程地震仪的检波时间；所述激发装置包括：震动触发器以及设置在所述震动触发器上并与所述计时装置连接的加速度触发器。由于将加速度触发器设置在震动触发器，震动触发器做加速度运动产生主动源时，震动触发器的加速度较大，也就是说，只有加速度触发器的加速度满足一定值时才会发出激发信号。有效避免轻微触碰这种小加速度所产生的误触发。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，其包括：与所述分布式工程地震仪连接的计时装置，以及设置在地面上并与所述计时装置连接的激发装置；所述计时装置用于记录所述激发装置的激发时间和所述分布式工程地震仪的检波时间；所述激发装置包括：震动触发器以及设置在所述震动触发器上并与所述计时装置连接的加速度触发器。

2.根据权利要求1所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述加速度触发器为振动开关，所述振动开关根据所述震动触发器的加速度触发断开或闭合；或者

所述加速度触发器为传感器一体开关，所述传感器一体开关根据检测所述震动触发器的加速度达到预设阈值时断开或闭合。

3.根据权利要求2所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述传感器一体开关包括：开关单元以及与所述开关单元连接的加速度计和陀螺仪。

4.根据权利要求1所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述震动触发器包括：设置在地面上的激发砧板、用于激发所述激发砧板的震源锤，所述加速度触发器设置在所述震源锤上。

5.根据权利要求1所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述分布式工程地震仪为无线分布式工程地震仪。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述计时装置包括：与所述加速度触发器连接的控制器、与所述控制器连接的授时器、与所述控制器连接的计时器。

7.根据权利要求6所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述授时器包括：第一脉冲装置和第二脉冲装置；所述第一脉冲装置的秒脉冲数与所述第二脉冲装置的秒脉冲数不同；所述控制器用于根据所述第一脉冲装置的秒脉冲数和所述第二脉冲装置的秒脉冲数进行时间校正。

8.根据权利要求7所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为所述第二脉冲装置的秒脉冲数的整数倍。

9.根据权利要求8所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述第一脉冲装置的秒脉冲数为2-1000PPS，所述第二脉冲装置的秒脉冲数为1PPS。

10.根据权利要求6所述的分布式工程地震仪主动源采集计时系统，其特征在于，所述计时装置还包括：与所述控制器连接的存储读写器以及与所述控制器连接的显示屏。

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