CN2296016Y - 多分量瑞利波勘探仪 - Google Patents

Abstract

一种用于矿井物理勘探仪,确切的说就是由主机、触发检波器、接收检波器和微机组成的多分量瑞利波勘探仪,该仪器针对现行单分量瑞利波勘探仪中存在的问题,提出了多分量瑞利波勘探仪的设计思路。该仪器采用两个三分量检波器来代替了原勘探仪中单分量检波器,使得仪器中的信号输入通道扩展为6道,该多分量瑞利波勘仪中还包括了两个模拟单元、两个采集单元和一个主控单元。

Description

多分量瑞利波勘探仪

本实用新型属于物理勘探技术领域，是涉及一种矿井地球物理勘探用的多分量瑞利波勘探仅，更确切地说就是由主机、触发检波器、接收检波器和微机组成的瑞利波勘探仪。

目前国内外的瑞利波勘探仪器大都采用两个或两个以上单分量检波器，仪器只具有两个信号通道，只接收振动信号的垂直分量如：1.李锦飞.“MKR-II矿井防爆型瑞利波探测系统研究”、全国煤炭系统第四届青年学术会议论文集，煤炭工业出版社，1994年刊；2.杨成林.瑞利波勘探，地质出版社，1993年刊，所谈到的瑞利波勘探仪，它们的共同特点是：仪器的输入信号通道少，结构上限制其不便于扩充，采用单一分量观测，不能得到较纯的瑞利波信号，因此勘探精度低，且易受干扰的影响，仪器的人机界面不理想。

本实用新型在于解决上述瑞利波勘探仪中普遍存在的问题，使得仪器的信号输入通道为6道，可进行三分量瑞利波信号的采集及分析，可准确地探测井下的地质构造。仪器操作灵活方便。本实用新型目的就是提供实现上述功能的“多分量瑞利波勘探仪”。

根据提出的要求，本实用新型的技术方案是这样的，在现有瑞利波勘探仪的基础上，采用三分量接收检波器代替单一分量接收检波器，使得原来单一分量观测，即只可接收信号的垂直分量，变为由主机可同时采集到X.Y.Z三个方向传来的振动信号。并扩展了仪器输入信号的道数；另外在其结构布置方面采用直线布置，并使得触发检波器靠近振源一侧。这样就到达了本实用新型的技术目的和效果。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

图1：多分量瑞利波勘探仪框图

图2：多分量瑞利波勘探仪内部结构图

图3：主机电路工作原理框图

图4、5、6主机电路关键部分——主控单元电路原理图

瑞利波勘探仪框图，如图1所示，由主机1、触发检波器2(JYD-5)、三分量接收检波器3、4(4504)微机8和连接电缆5、6、7、9组成了多分量瑞利波勘探仪，其特点是把触发检波器2、接收检波器3和接收检波器4布置一一条线上，触发检波器2靠近振源侧，接收检波器3、4依X分量沿波传播方向，Y分量垂直于波传播的方向，Z分量垂直于地面布置。通过人工震源产生振动时，触发检波器2即通过电缆5输出信号到主机1，主机1即开始采集接收检波器3、4，通过电缆6、7传输出来的X、Y、Z三个方向的振动信号，根据所要勘探目的层深度及所接收的信号对主机1的采样频率、增益及滤波器截频等参数进行控制，以采集到可靠有效信号，仪器中采集到的信号通过通信电缆9将数据送入微机8中，通过三分量检波器3、4两点测得三个分量的信号，提取较纯的瑞利波信号、滤除纵波等干扰，然后用瑞利波在分层介质中的频散理论，推算出瑞利波在地质体中传播的速度，由此进行正、反演达到探测实际地质构造的目的。

仪器内部结构如图2所示，除安装在仪器面板上的LCD显示板10外，还包括主控单元板11、采集单元板12、模拟单元板13、14和屏蔽板15、采集单元板12包括两个采集模块，两个模块电路相同，每个模块包括80C320、HM628128、27C256等组成的单片机系统和模数转换器AD7885。模拟单元板13和14的电路相同，每一板上包括对应一个三分量传感器的三个模拟信号通道。

在图3所示的主机电路工作原理框图中，前置放大器1a的输入端由图1中的电缆6、7接到检波器的输出端，其输出信号经滤波器1b程控增益放大器1c送到采样保持器1d，再经多路开关1e分时送入浮点放大器1f，然后由模数转转器1g将信号转换成为数字信号，最后通过采集单片机1h与主控单片机1i之间进行高速串行数据通信将转换的数字信号送入大容量存贮器1m进行保存，采集的信号经主控单片机1i进行计算后，可在显示器1i上显示出信号的曲线，根据信号显示曲线的形态，可判断信号接收的质量，可确定是否需由键盘1k更改系统的采样频率、程控增益等参数值。这一点增加了现场工作的灵活性。在主机预编程序中，设有仪器自检程序，可检查仪器运行的好坏，且仪器屏幕显示均采用汉字菜单和提示、降低了对现场操作人员的要求。最后主机1通过串行接口1m将主机中的数据送入微机中作更进一步计算和处理。

图4、5、6为主控单元的电原理图。图4由主控单片机80C320程序存贮器27C256、数据存贮器HM628128、键盘控制器82C79、译码器74HC138、地址锁存器74HC573和串行通信接口MAX233组成。各器件间的连接关系如图4所示。图5所示由4片Flashmemory 29C040组成的外部数据存贮器，总容量为2MB，挂接在主控单片机的数据、地址、控制总线上，29C040的低16位地址线接主控单片机的P0、P2口上，高位地址通过P1口线来控制。图6所示为高分辨LCD的控制电路，由显示控制器6255、显示缓冲器HM628128和总线收发器74HC245组成。通过软件在显示缓冲区中开辟区域，使其中每一存贮位与显示屏上一像素点一一对应，控制单片机通过对显示缓冲区的内容进行修改，即实现了对屏幕显示内容的改变。本电路的特点是硬件简单、紧凑，且减少了软件编程的工作量。

跟随煤矿生产机械化程度提高，同时为进一步提高和平效率，降低生产成本，尽量减小由于井下地质构造不清所造成的巷道及工作面布置不合理，甚至报废事故的发生，提高煤矿生产安全，防止瓦斯突出事故的发生，由开采用了多分量瑞利波勘探系统，使得煤矿井下地质构造的勘探更为方便准确，系统无需外接设备可有效的去除干扰波的影响，并能从能量的角度反映瑞利波的传播，大大提高了瑞利波勘探的质量和效率。经试验和应用表明：多分量瑞利波勘探仪与传统仪器比较，探测精度提高5％，探测深度提高10～20m。

Claims (2)

1.一种瑞利波勘探仪，具体的说就是由主机、触发检波器、接收检波器和微机组成的多分量瑞利波勘探仪，其特征在于：所说的接收检波器与仪器中的一个模拟单元的三个模拟信号输入通道相连接，一个模拟单元与一个采集单元连接。

2.根据权利要求1所述的多分量瑞利波勘探仪，其特征在于：仪器中包括二个模拟单元、两个采集单元和一个主控单元，两个采集单元分别与主控单元连接。

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