[發(fā)明專利]地震傳感器陣列裝置及其數(shù)據(jù)采集方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910117047.5
• 申請(qǐng)日: 2009-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN101581790A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廖毅
• 主分類號(hào): G01V1/16
• 分類號(hào): G01V1/16;G01V1/20;G01V1/22
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所
• 代理人: 奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地震傳感器陣列裝置及其數(shù)據(jù)采集方法，具體涉及利用可連續(xù)運(yùn)動(dòng)陸用地震傳感器陣列(Continuous?Land?Streamer)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的裝置以及該裝置的數(shù)據(jù)采集方法。

背景技術(shù)

地震勘探和聲波無損檢測(cè)是以彈性波為測(cè)試信號(hào)的地球物理方法，測(cè)試信號(hào)可以是人工激發(fā)或者自然激發(fā)的信號(hào)源(震源)所發(fā)出的彈性波(地震波)，信號(hào)透過地下介質(zhì)，通過反射、折射等傳播方式到達(dá)接收傳感器陣列，由傳感器(檢波器)把攜帶有目標(biāo)信息的彈性波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并由地震儀器或數(shù)字信號(hào)采集器記錄下來，再通過信號(hào)數(shù)據(jù)處理和分析，確定出檢測(cè)目標(biāo)的幾何形狀和物理特征。

傳統(tǒng)的陸用地震數(shù)據(jù)采集方法是采用人工插置檢波器的方法，其效率很低。尋找一種高效快速的陸用地震檢波器接收陣列，一直是地震勘探所熱衷的課題。近十幾年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金(NSF)，能源部(DOE)基金，國(guó)防部(DOD)基金，更是在相關(guān)課題上給予大力資助。其中由美國(guó)蒙大拿科技和PFM制造公司(Montana?Tech?and?PFMManufacturing)承擔(dān)的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助的小公司技術(shù)轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(SBTT2003-2005)，沿用了海洋地震勘探彩色浮標(biāo)帶的陸用傳感器陣列(Land?Streamer)，實(shí)現(xiàn)了四排陸用傳感器陣列(Land?Streamer)并聯(lián)組合的面積陣列。由于該方法采用大動(dòng)力拖車，直接拖動(dòng)傳感器托帶，因此對(duì)地面條件要求很高，一般只適用于平滑的地面，而且所能拖曳的傳感器面積陣列非常有限。而美國(guó)堪薩斯大學(xué)近10年研究的3D小面積檢波器陣列AutoJuggie裝置及美國(guó)專利US6532190B2的地震傳感器陣列，主要是采用人力或液壓機(jī)械裝置插植檢波器陣列，但由于檢波器置于剛性支架上，不僅要求地面平坦，剛性支架也會(huì)產(chǎn)生鋼管波干擾，影響測(cè)量精度，探測(cè)面積同樣極為有限。除此之外，瑞士的ETH，丹麥的COWI，美國(guó)堪薩斯地質(zhì)測(cè)量，瑞典的Ramboll等公司都發(fā)展了基于拖帶或拖纜的陸用傳感器陣列(land?Streamers)。

鑒于地表?xiàng)l件的復(fù)雜性，盡管各國(guó)在相關(guān)的課題上每年都在加大開發(fā)力度，但目前尚沒有可以在大面積的測(cè)試范圍上進(jìn)行連續(xù)移動(dòng)測(cè)試的接觸式彈性波接收系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，其目的在于提供一種能夠在大面積的測(cè)試范圍上進(jìn)行快速測(cè)量，也可實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)測(cè)量，且能夠與地面實(shí)現(xiàn)緊密耦合的地震傳感器陣列裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

地震傳感器陣列裝置，包括地震傳感器、采集卡和計(jì)算機(jī)，其特征在于該陣列裝置通過履帶滾動(dòng)前行，所述地震傳感器排列設(shè)置在履帶上，構(gòu)成可滾動(dòng)行進(jìn)的連續(xù)地震傳感器陣列。

所述履帶與探測(cè)面接觸部分上的相應(yīng)地震傳感器陣列，接收接觸面彈性波信號(hào)，并將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過采集卡和滑動(dòng)連接器將信號(hào)有線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄，或通過無線通信裝置，將信號(hào)無線傳送到所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀記錄。

所述地震傳感器的前端凸出于履帶外周，其上設(shè)觸地鞋。

所述地震傳感器為單分量傳感器、二分量傳感器、三分量傳感器或多分量傳感器；所采集的彈性波為縱波、橫波和面波。

所述觸地鞋形狀為柱形、圓錐形、三角錐形、多角錐形、凸臺(tái)形或凸球形。

所述履帶為橡膠履帶、金屬履帶或其他材料組成的連續(xù)環(huán)帶。

所述履帶為橢圓形履帶、三角形履帶或多角形履帶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。

當(dāng)信號(hào)有線傳輸時(shí)，所述滑動(dòng)連接器與所述地震傳感器對(duì)應(yīng)聯(lián)接，所述滑動(dòng)連接器由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體和固定導(dǎo)體組成，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體固定在履帶內(nèi)側(cè)，隨履帶運(yùn)動(dòng)，固定導(dǎo)體固定在履帶架上，兩導(dǎo)體滑動(dòng)接觸，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)連接。

當(dāng)信號(hào)無線傳輸時(shí)，所述采集卡內(nèi)設(shè)無線信號(hào)發(fā)射器，所述計(jì)算機(jī)或地震記錄儀內(nèi)設(shè)無線信號(hào)接收器，或在履帶架上設(shè)無線信號(hào)接收器再通過信號(hào)傳輸線送到計(jì)算機(jī)或地震記錄儀。

所述的傳感器相對(duì)于探測(cè)面位置由陣列裝置參考點(diǎn)的當(dāng)前坐標(biāo)確定。

所述陣列裝置由動(dòng)力源拖曳，所述動(dòng)力源為機(jī)械動(dòng)力源、電動(dòng)力源或人工動(dòng)力源。

本發(fā)明的另一目的是提供利用上述地震傳感器陣列裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，包括：

a、地震傳感器通過其觸地鞋及履帶壓緊作用，使之與探測(cè)面緊密耦合；

b、隨著履帶的滾動(dòng)，地震傳感器陣列滾動(dòng)前行，交替接觸探測(cè)面，實(shí)現(xiàn)整條測(cè)線的測(cè)量；

c、依次接收探測(cè)面的彈性波信號(hào)，并將彈性波信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)；

d、由GPS提供當(dāng)前坐標(biāo)，確定地震傳感器相對(duì)于探測(cè)面的坐標(biāo)位置；