CN220568951U - 一种天然源震电联合探测装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种天然源震电联合探测装置及系统，其装置包括微动传感器、天电磁波传感器、信号处理电路、主控制电路和传输电路，微动传感器和天电磁波传感器设置在地下，微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端分别与信号处理电路的信号输入端电连接，信号处理电路的输出端与主控制电路的信号输入端电连接，主控制电路的信号输出端与传输电路的信号输入端电连接。通过微动传感器和天电磁波传感器直接采集大地自身震动产生的微弱振动信号和由主要雷电形成的天然场源电磁波，然后经过信号处理电路和主控制电路处理后由传输电路向后台终端发送，只需震电天然源于一体的探测装备，节点设计，设备轻便，实现地下结构和地下水的联合探测。
Description
技术领域
本实用新型涉及城市地下环境探测，尤其涉及一种天然源震电联合探测装置及系统。
背景技术
随着新型城镇化进一步发展，国内房建和市政基础设施工程大规模建设，城市地下空间开发如深基坑工程面临的风险加大，结构风险、地质风险、环境风险、施工侵扰风险以及自然灾害影响等等，风险事故时有发生，风险造成的社会影响较大，因此，加强城市复杂环境下风险探测监测预警建设是保障城市安全运行的重要工作。城市复杂环境主要特征是场地狭小和强干扰。如在城区环境中由于建筑物和交通的阻隔导致用于开展探测的空间不连续，通常表现为被分割的狭小空间，且其地面多为硬化地面，这些条件极大程度上限制了需要一定测线长度和需要良好地面耦合的探测方法的实施；其二，城市中存在大量的通讯、路灯等公共设施和大量的工业、商业场所，导致整个城市环境中存在持续的机械波和电磁波干扰，且这些干扰具有随机性。常规使用的人工激发源为主的弹性波法或电法，受场地和干扰的限制，导致成本高、效率低、设备笨重、方法单一等等，使得探测结果存在多解性，存在勘察盲区，不利用安全风险防范与应急，很难满足城市地下空间资源安全高效开发利用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种天然源震电联合探测装置及系统。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种天然源震电联合探测装置，包括微动传感器、天电磁波传感器、信号处理电路、主控制电路和传输电路，所述微动传感器和天电磁波传感器设置在地下，并分别采集地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和地电部分反射回来的电磁波，所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端电连接，所述信号处理电路的输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接，所述主控制电路的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的天然源震电联合探测装置，不采用人工激发的场源，而是通过所述微动传感器和天电磁波传感器直接采集大地自身震动产生的微弱振动信号和由主要雷电形成的天然场源电磁波，直接省掉人工激发设备，无笨重的供电系统，然后经过信号处理电路和主控制电路处理后由传输电路向后台终端发送，只需震电天然源于一体的探测装备，节点设计，设备轻便，实现地下结构和地下水的联合探测。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步：所述信号处理电路包括前置放大器、带通滤波器和定位模块，所述前置放大器的信号输入端分别与所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端电连接，所述前置放大器的信号输出端与所述带通滤波器的信号输入端电连接，所述带通滤波器的信号输出端与所述定位模块的信号输入端电连接，所述定位模块的信号输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述前置放大器、带通滤波器和定位模块可以分别依次对地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和天然电磁波传感器采集地电部分反射回来的电磁波进行前置放大、滤波和定位处理，以便于所述主控制电路进行后续识别与处理。
进一步：所述定位模块采用型号为SKG122S的北斗定位模组。
进一步：所述主控制电路包括FFT正转换卡、自适应调频器和FFT反转换卡，所述FFT正转换卡的信号输入端与所述信号处理电路的输出端电连接，所述FFT正转换卡的信号输出端与所述自适应调频器的信号输入端电连接，所述自适应调频器的信号输出端与所述FFT反转换卡的信号输入端电连接，所述FFT反转换卡的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述FFT正转换卡可以对经过信号处理后的振动时间序列数据和地电部分反射回来的电磁波进行快速FFT傅里叶变换，把时间域数据转换成频率域数据，再由自适应调频器对在同一检波点位置的数据或电磁波数据进行自动调频处理，最后由FFT反转换卡将自动调频处理后的频率域数据进行反FFT傅里叶变换，以便最终将数据通过传输电路传输。
进一步：所述FFT正转换卡采用型号为FLY-01的转换卡，所述FFT反转换卡采用型号为FLY-10的转换卡。
进一步：所述传输电路采用型号为WG209的WI F I模块。
进一步：还包括存储器，所述存储器与所述主控制电路的信号输出端电连接。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述存储器可以对所述主控制电路处理后的数据进行存储，以便随时调用。
本实用新型还提供了一种天然源震电联合探测系统，包括至少一个后台终端和所述的天然源震电联合探测装置，所述后台终端与所述传输电路无线连接。
本实用新型的天然源震电联合探测系统，通过所述后台终端与所述传输电路无线连接，这样可以方便实时远程接收所述主控制电路处理的数据信息，非常方便，实现自动化探测。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的天然源震电联合探测装置的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例的天然源震电联合探测系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，一种天然源震电联合探测装置,包括微动传感器、天电磁波传感器、信号处理电路、主控制电路和传输电路，所述微动传感器和天电磁波传感器设置在地下，并分别采集地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和地电部分反射回来的电磁波，所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端电连接，所述信号处理电路的输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接，所述主控制电路的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。
本实用新型的天然源震电联合探测装置，不采用人工激发的场源，而是通过所述微动传感器和天电磁波传感器直接采集大地自身震动产生的微弱振动信号和由主要雷电形成的天然场源电磁波，直接省掉人工激发设备，无笨重的供电系统，然后经过信号处理电路和主控制电路处理后由传输电路向后台终端发送，只需震电天然源于一体的探测装备，节点设计，设备轻便，实现地下结构和地下水的联合探测。
在本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号处理电路包括前置放大器、带通滤波器和定位模块，所述前置放大器的信号输入端分别与所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端电连接，所述前置放大器的信号输出端与所述带通滤波器的信号输入端电连接，所述带通滤波器的信号输出端与所述定位模块的信号输入端电连接，所述定位模块的信号输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接。通过所述前置放大器、带通滤波器和定位模块可以分别依次对地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和天然电磁波传感器采集地电部分反射回来的电磁波进行前置放大、滤波和定位处理，以便于所述主控制电路进行后续识别与处理。
可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述定位模块采用型号为SKG122S的北斗定位模组。
在本实用新型的一个或多个实施例中，所述主控制电路包括FFT正转换卡、自适应调频器和FFT反转换卡，所述FFT正转换卡的信号输入端与所述信号处理电路的输出端电连接，所述FFT正转换卡的信号输出端与所述自适应调频器的信号输入端电连接，所述自适应调频器的信号输出端与所述FFT反转换卡的信号输入端电连接，所述FFT反转换卡的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。通过所述FFT正转换卡可以对经过信号处理后的振动时间序列数据和地电部分反射回来的电磁波进行快速FFT傅里叶变换，把时间域数据转换成频率域数据，再由自适应调频器对在同一检波点位置的数据或电磁波数据进行自动调频处理，最后由FFT反转换卡将自动调频处理后的频率域数据进行反FFT傅里叶变换，以便最终将数据通过传输电路传输。
需要指出的是，这里，所述自适应调频器设置了1)1-24Hz；2)24-48Hz；3)48-96Hz；4)96-192Hz；5)192-384Hz；6)384-768Hz；7)768-1536Hz；8)1536-3072Hz共8个频组，每个频组可以再细分若干单一频率。另外，这里对数据进行FT傅里叶变换等数据处理为现有技术，本实用新型不再详细赘述，这也并非本实用新型的保护范围内。
可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述FFT正转换卡采用型号为FLY-01的转换卡，所述FFT反转换卡采用型号为FLY-10的转换卡。
可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，所述传输电路采用型号为WG209的WI F I模块。
可选地，在本实用新型的一个或多个实施例中，本实用新型的天然源震电联合探测装置还包括存储器，所述存储器与所述主控制电路的信号输出端电连接。通过所述存储器可以对所述主控制电路处理后的数据进行存储，以便随时调用。
本实用新型的天然源震电联合探测装置，具体的工作原理如下：
首先分别利用微动检波器采集地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和天然电磁波传感器采集地电部分反射回来的电磁波；然后将采集的数据经过前置放大、滤波和定位；再将得到的数据进行快速FFT傅里叶变换，把时间域数据转换成频率域数据；然后对在同一检波点位置的数据或电磁波数据进行自动调频处理；将自动调频处理后的频率域数据进行反FFT傅里叶变换，最终将数据存储和通过WI F I的形式传输。
该装置实现了利用微勘探原理和天然电磁波对地下介质进行结构和属性反演处理，两种波场互相补充、相互验证，可以更好地对地下结构和流体性质进行成像。
如图2所示，本实用新型还提供了一种天然源震电联合探测系统，包括至少一个后台终端和所述的天然源震电联合探测装置，所述后台终端与所述传输电路无线连接。
本实用新型的天然源震电联合探测系统，通过所述后台终端与所述传输电路无线连接，这样可以方便实时远程接收所述主控制电路处理的数据信息，非常方便，实现自动化探测。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种天然源震电联合探测装置,其特征在于：包括微动传感器、天电磁波传感器、信号处理电路、主控制电路和传输电路，所述微动传感器和天电磁波传感器设置在地下，并分别采集地下物体响应信号形成的振动时间序列数据和地电部分反射回来的电磁波，所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端分别与所述信号处理电路的信号输入端电连接，所述信号处理电路的输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接，所述主控制电路的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。
2.根据权利要求1所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：所述信号处理电路包括前置放大器、带通滤波器和定位模块，所述前置放大器的信号输入端分别与所述微动传感器和天电磁波传感器的信号输出端电连接，所述前置放大器的信号输出端与所述带通滤波器的信号输入端电连接，所述带通滤波器的信号输出端与所述定位模块的信号输入端电连接，所述定位模块的信号输出端与所述主控制电路的信号输入端电连接。
3.根据权利要求2所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：所述定位模块采用型号为SKG122S的北斗定位模组。
4.根据权利要求1所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：所述主控制电路包括FFT正转换卡、自适应调频器和FFT反转换卡，所述FFT正转换卡的信号输入端与所述信号处理电路的输出端电连接，所述FFT正转换卡的信号输出端与所述自适应调频器的信号输入端电连接，所述自适应调频器的信号输出端与所述FFT反转换卡的信号输入端电连接，所述FFT反转换卡的信号输出端与所述传输电路的信号输入端电连接。
5.根据权利要求4所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：所述FFT正转换卡采用型号为FLY-01的转换卡，所述FFT反转换卡采用型号为FLY-10的转换卡。
6.根据权利要求1-5任一项所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：所述传输电路采用型号为WG209的WIFI模块。
7.根据权利要求1-5任一项所述的天然源震电联合探测装置,其特征在于：还包括存储器，所述存储器与所述主控制电路的信号输出端电连接。
8.一种天然源震电联合探测系统，其特征在于：包括至少一个后台终端和权利要求1-7任一项所述的天然源震电联合探测装置，所述后台终端与所述传输电路无线连接。
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