專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀及地震成像觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工程物探領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能質(zhì)量檢測(cè)儀及地震成像觀測(cè) 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工程物探是近幾年來(lái)地球物理學(xué)發(fā)展的一個(gè)新的前沿領(lǐng)域，是應(yīng)用地球物理手段 來(lái)解決工程地質(zhì)勘探和工程質(zhì)量檢測(cè)等問(wèn)題。與常規(guī)的鉆探、巖土試驗(yàn)等方法相比，工程物 探不僅具有無(wú)損、原位、費(fèi)用適中等優(yōu)點(diǎn)；而且還具有效率高、成果剖面連續(xù)、直觀等特點(diǎn)， 因而得到了廣泛關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及到基礎(chǔ)建設(shè)的各個(gè)方面。淺層地震成像、瞬態(tài)面波勘探、PS波速測(cè)井、以及振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)是工程物探中最長(zhǎng) 用的方法，這幾種方法有一個(gè)共同的特點(diǎn)是屬于彈性波信號(hào)測(cè)試與分析，因此儀器的測(cè)試 原理和性能指標(biāo)要求基本相同。然而，長(zhǎng)期以來(lái)由于受到測(cè)試方法、儀器和軟件技術(shù)等方面 的限制，一般不同的方法需要用不同的儀器設(shè)備來(lái)完成。其明顯的缺點(diǎn)是資源浪費(fèi)，增加了 儀器設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)和維修成本；另一方面常規(guī)地震和面波勘探，一般需要用12通道或者更多 通道的地震儀，儀器重量大攜帶和操作很不方便，直接影響了工作進(jìn)度和效率。如附圖3所示，是一種高效率、應(yīng)用效果很好的多次覆蓋地震成像觀測(cè)系統(tǒng)。觀測(cè)
系統(tǒng)圖的繪制方法是，首先把分布在測(cè)線上的激發(fā)點(diǎn)sil，S12，S21，S22，.......按
一定比例標(biāo)在水平直線上，然后從激發(fā)點(diǎn)向兩側(cè)做與測(cè)線成45。角的斜線，組成坐標(biāo)網(wǎng)。當(dāng) 地質(zhì)界面水平時(shí)，應(yīng)用觀測(cè)系統(tǒng)圖可以清晰的表明現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)方式與界面反射段對(duì)應(yīng)關(guān)系， 例如線段Sll-A表示在Sll點(diǎn)激發(fā)信號(hào)，檢波器排列在S11-S12之間接收，并且線段Sll-A 向下的投影與界面上的反射段相對(duì)應(yīng)。同樣線段S12-A表示在S12點(diǎn)激發(fā)信號(hào)，檢波器排 列仍在S11-S12之間接收，線段S12-A向下的投影與界面上的反射段相對(duì)應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于工程物探中地震成像、瞬態(tài)面波、PS波速測(cè) 井、以及振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)與分析的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下—種多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，包括殼體、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端，所述的信號(hào)輸 出端為無(wú)線傳輸接口，所述的殼體內(nèi)部包括前置放大模塊、信號(hào)采集模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊，外界傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸入端傳入殼體內(nèi)部的前置放大模塊進(jìn)行處理后傳入 信號(hào)采集模塊，所述的信號(hào)采集模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后將信號(hào)傳入無(wú)線傳輸模塊，所述的 無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端發(fā)送出去。所述的信號(hào)輸入端為傳感器接口。所述的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊為Wi-Fi無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線傳輸接口為Wi-Fi 天線接口。所述的前置放大模塊包括至少四個(gè)信號(hào)放大通道，所述的信號(hào)采集模塊包括至少四個(gè)信號(hào)采集通道。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，包括以上所述的多功 能工程質(zhì)量檢測(cè)儀、用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行成像觀測(cè)的PC機(jī)、檢波器，所述的檢波器通過(guò)所述的 多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸入端與所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接，所述的PC機(jī) 通過(guò)所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸出端與多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接。所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸出端為Wi-Fi天線接口，所述的PC機(jī)通過(guò) 與Wi-Fi天線接口連接的Wi-Fi天線與所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接。所述的檢波器數(shù)量至少為1個(gè)。優(yōu)化的，所述的檢波器數(shù)量為四個(gè)，四個(gè)檢波器呈直線排列。優(yōu)化的，所述檢波器之間間距為lm_2m。優(yōu)化的，所述的檢波器兩端或呈直線排列的檢波器排列兩端有振源。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型基于虛擬儀器和Wi-Fi無(wú)線設(shè)計(jì)，因此與現(xiàn)有儀器相比較，不僅具有 輕便節(jié)能、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有多功能和使用操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？稍诓环奖慊驘o(wú)法進(jìn) 行布線的測(cè)量應(yīng)用中使用，增強(qiáng)了測(cè)試設(shè)備使用的靈活性和方便性。

圖1為本實(shí)用新型一種多功能質(zhì)量檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為背景技術(shù)中地震反射觀測(cè)原理圖；圖4為本實(shí)用新型一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)一實(shí)施例的成像原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型一種一種多功能質(zhì)量檢測(cè)儀的前置放大模塊一實(shí)施例原理圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖1，一種多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，包括殼體1、信號(hào)輸入端2、信號(hào)輸出端 3，所述的信號(hào)輸出端為無(wú)線傳輸接口，所述的殼體內(nèi)部包括前置放大模塊、信號(hào)采集模 塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，外界傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸入端1傳入殼體內(nèi)部的前置放大 模塊4進(jìn)行處理后傳入信號(hào)采集模塊，所述的信號(hào)采集模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后將信號(hào)傳入 無(wú)線傳輸模塊，所述的無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端3發(fā)送出去。所述的信號(hào)輸入端2為傳感器接口。所述的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊為Wi-Fi無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線傳輸接口為Wi-Fi 天線接口。所述的信號(hào)采集模塊和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送分別選用支持虛擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā) 的NI 9234和NI WLS 9163模塊，具有很高的性?xún)r(jià)比。信號(hào)采集模塊(Ni 9234)的輸入范圍是士5V，但是實(shí)際探測(cè)時(shí)檢波器接收到的信 號(hào)一般十分微弱(約十幾個(gè)毫伏)，如果不能對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行高精度放大調(diào)理，充分利用信 號(hào)采集模塊的動(dòng)態(tài)范圍，則采集到的信號(hào)與真實(shí)結(jié)果將相差迥異。因此，在檢波器信號(hào)輸入 到信號(hào)采集模塊進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，需要首先進(jìn)行高精度放大調(diào)理。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，地 震檢波器輸出的模擬電壓具有信號(hào)微弱、輸出阻抗低、動(dòng)態(tài)范圍大、全差分輸出等特點(diǎn)。因 此，前置放大模塊包括四個(gè)信號(hào)放大通道采用全差分輸入方式、以及高輸入阻抗和低輸出阻抗設(shè)計(jì)，放大倍數(shù)設(shè)置為200并且可調(diào)，具有高共模噪聲抑制功能。參見(jiàn)附圖5，所述的前置放大模塊包括四個(gè)信號(hào)放大通道，各個(gè)通道結(jié)構(gòu)相同，參 見(jiàn)附圖5，對(duì)于每通道的弱信號(hào)前置差分放大電路實(shí)施例由差分輸入平衡基準(zhǔn)電路Part_ Α、包含輸入過(guò)壓保護(hù)裝置的精密儀表放大電路Part_B、差分放大電路Part_C以及濾波電 路次串聯(lián)構(gòu)成。差分輸入平衡基準(zhǔn)電路Part_A包含Rml和Rnl，其中選取Rml和Rnl阻值均為100K Ω ； 精密儀表放大電路Part_B采用高共模抑制比、低噪聲集成精密儀表放大器INA128和一個(gè) 增益調(diào)節(jié)電阻Rgl構(gòu)成，選取Rgl為200 Ω使放大倍數(shù)配置為251倍；差分放大電路Part_C 選取電阻Rhl和Ril均為100KΩ，運(yùn)算放大器選取低噪聲低輸入偏置運(yùn)算放大器0Ρ1177實(shí) 現(xiàn)差分放大；低通濾波電路Part_D選取RC實(shí)現(xiàn)IKHz低通濾波功能。所述的差分輸入平衡基準(zhǔn)電路Part_A包含Rml和Rnl，其中選取Rml和Rnl阻值均為 100K Ω，用于提供輸入差分信號(hào)參考基準(zhǔn)，使輸入差分信號(hào)在參考基準(zhǔn)上下浮動(dòng)，所述的參 考基準(zhǔn)為電源地。所述的包含輸入過(guò)壓保護(hù)裝置的精密儀表放大電路低噪聲、高輸入阻 抗、低輸出阻抗、高增益以及具有輸入過(guò)壓保護(hù)功能的電路，采用高共模抑制比、低噪聲集 成精密儀表放大器INA128和一個(gè)增益調(diào)節(jié)電阻Rgl構(gòu)成，選取Rgl為200 Ω使放大倍數(shù)配置 為251倍。差分輸入平衡基準(zhǔn)電路Part_A輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)該儀表放大電路放大，其中附圖 5中精密儀表放大電路Part_B參數(shù)滿(mǎn)足Ral = Rbl ；Rcl = Rdl ；Rel = Rfl ；Rhl = Ril，Veefi由附 圖5中Part_C部分反饋電路輸出提供。其放大增益通過(guò)修改Rgl電阻值實(shí)現(xiàn)。所述的差分放大電路Part_C，選取電阻Rhl和Ril均為100K Ω，運(yùn)算放大器選取低 噪聲低輸入偏置運(yùn)算放大器0Ρ1177實(shí)現(xiàn)差分放大，所述的濾波電路Part_D由兩個(gè)RC低通無(wú)源濾波電路分別對(duì)差分放大輸出信號(hào)的 正信號(hào)和負(fù)信號(hào)進(jìn)行IKHz低通濾波，實(shí)現(xiàn)差模噪聲抑制功能。參見(jiàn)附圖2，一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，包括以上所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀、 用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行成像觀測(cè)的PC機(jī)、檢波器，所述的檢波器通過(guò)所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè) 儀的信號(hào)輸入端與所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接，所述的PC機(jī)通過(guò)所述的多功能工 程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸出端與多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接。所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀 的信號(hào)輸出端為Wi-Fi天線接口，所述的PC機(jī)通過(guò)與Wi-Fi天線接口連接的Wi-Fi天線與 所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀組成的無(wú)線傳輸線路連接。參見(jiàn)附圖4，所述的檢波器數(shù)量為四個(gè)①、②、③、④，四個(gè)檢波器呈直線排列，檢 波器之間間距為2m，排列長(zhǎng)度為6m。振源在檢波器排列兩端附近激發(fā)，偏移距近似為零。軟 件設(shè)置信號(hào)自動(dòng)觸發(fā)采集，避免了使用激發(fā)開(kāi)關(guān)信號(hào)所帶來(lái)的麻煩與不便，提高了工作效 率。采用在檢測(cè)器排列兩端激發(fā)接收信號(hào)方式，可以均勻的接收到地質(zhì)界面上更多的反射 信號(hào)，界面反射點(diǎn)間距為lm。在每個(gè)排列兩端分別激發(fā)采集信號(hào)之后，檢波器排列同時(shí)向前 移動(dòng)4m，可以實(shí)現(xiàn)兩次覆蓋觀測(cè)方式，擴(kuò)大反射信號(hào)疊加次數(shù)，達(dá)到增強(qiáng)反射信號(hào)能量、提 高成像質(zhì)量的目的。其中S11、S12為四個(gè)檢波器的第一排列激發(fā)點(diǎn)位，S21、S22為向前移 動(dòng)4米后的激發(fā)點(diǎn)位，S3US32為四個(gè)檢波器再次向前移動(dòng)4米后的激發(fā)點(diǎn)位。本實(shí)用新型同時(shí)可應(yīng)用于工程物探中瞬態(tài)面波勘探、PS波速測(cè)井、以及振動(dòng)信號(hào) 測(cè)試與分析等方面，且已經(jīng)取得了很好的應(yīng)用效果。具體應(yīng)用時(shí)，首先需要選擇與探測(cè)方法要求相匹配的檢波器和應(yīng)用軟件，然后根據(jù)所確定的觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集，之后進(jìn) 行相應(yīng)的室內(nèi)資料整理和分析處理。
權(quán)利要求一種多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，包括殼體、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端，其特征在于所述的信號(hào)輸出端為無(wú)線傳輸接口，所述的殼體內(nèi)部包括前置放大模塊、信號(hào)采集模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，外界傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸入端傳入殼體內(nèi)部的前置放大模塊進(jìn)行處理后傳入信號(hào)采集模塊，所述的信號(hào)采集模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后將信號(hào)傳入無(wú)線傳輸模塊，所述的無(wú)線傳輸模塊將信號(hào)通過(guò)信號(hào)輸出端發(fā)送出去。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于所述的信號(hào)輸入端為 傳感器接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于所述的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸 模塊為Wi-Fi無(wú)線通信模塊，所述的無(wú)線傳輸接口為Wi-Fi天線接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于所述的前置放大模塊 包括至少四個(gè)信號(hào)放大通道，所述的采集模塊包括至少四個(gè)信號(hào)采集通道。
5.一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1-4任一所述的多功能工程質(zhì) 量檢測(cè)儀、用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行成像觀測(cè)的PC機(jī)、檢波器，所述的檢波器通過(guò)所述的多功能工 程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸入端與所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接，所述的PC機(jī)通過(guò)所述 的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀的信號(hào)輸出端與多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的多功能工程質(zhì)量檢 測(cè)儀的信號(hào)輸出端為Wi-Fi天線接口，所述的PC機(jī)通過(guò)與Wi-Fi天線接口連接的Wi-Fi天 線與所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的檢波器數(shù)量至少為1個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的檢波器數(shù)量為四個(gè)， 四個(gè)檢波器呈直線排列。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的地震成像覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述檢波器之間間距 為 lm-2m。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的檢波器兩端 或呈直線排列的檢波器排列兩端有振源。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀，包括殼體、信號(hào)輸入端、信號(hào)輸出端，所述的信號(hào)輸出端為無(wú)線傳輸接口，所述的殼體內(nèi)部包括前置放大模塊、信號(hào)采集模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，本實(shí)用新型還提供了一種地震成像觀測(cè)系統(tǒng)，包括以上所述的多功能工程質(zhì)量檢測(cè)儀、用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行成像觀測(cè)的PC機(jī)、檢波器。本實(shí)用新型基于虛擬儀器和Wi-Fi無(wú)線設(shè)計(jì)，因此與現(xiàn)有儀器相比較，不僅具有輕便節(jié)能、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有多功能和使用操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)?？稍诓环奖慊驘o(wú)法進(jìn)行布線的測(cè)量應(yīng)用中使用，增強(qiáng)了測(cè)試設(shè)備使用的靈活性和方便性。
文檔編號(hào)G01V1/22GK201654245SQ201020157310
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者劉浩, 王運(yùn)生, 陳志 申請(qǐng)人:云南航天工程物探檢測(cè)股份有限公司;王運(yùn)生