專利名稱：山體滑坡監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地球電磁變量的監(jiān)測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利 用天然電磁波場(chǎng)源監(jiān)測(cè)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的山體滑坡監(jiān)測(cè)儀。
技術(shù)背景山體滑坡是一種由于山體斜坡上不穩(wěn)定的巖石或土體在重力作 用下沿一定滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶整體向下滑動(dòng)而引起的物理地質(zhì)現(xiàn)象，也 是一種對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅的嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。近年 來(lái)，隨著氣候和生態(tài)環(huán)境的惡化以及諸多露天采礦、水利、鐵路公路 工程的紛紛上馬，山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害日益頻繁，由此帶來(lái) 的工程被毀和人員傷亡等損失也越來(lái)越大。因此，人們對(duì)于加強(qiáng)監(jiān)測(cè) 和預(yù)報(bào)山體滑坡的要求也越來(lái)越緊迫。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)山體滑坡的主要監(jiān)測(cè)方法有:宏觀異常觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)法 (根據(jù)動(dòng)物異常反應(yīng)、地表物明顯位移、地陷、地裂等進(jìn)行觀測(cè))、物 探法、位移測(cè)量法、水位異常分析法、GPS定位法、航測(cè)遙感法和地 聲法等，但上述監(jiān)測(cè)方法和儀器大都相應(yīng)存在有監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的有效性和 時(shí)效性較差、操作結(jié)構(gòu)和實(shí)施程序復(fù)雜等不足。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，利用天然電磁波研制的DTY型地電探測(cè)儀在對(duì)地下地質(zhì)巖性結(jié)構(gòu)的 探測(cè)方面取得了良好的成效，該探測(cè)儀于1989年通過(guò)煤炭科學(xué)研究 總院技術(shù)鑒定，之后研發(fā)的SYT物性探測(cè)儀在1998年又經(jīng)過(guò)了煤炭 科學(xué)研究總院組織的函審鑒定，并于2000年獲得國(guó)家煤炭工業(yè)局科 技成果三等獎(jiǎng)。但迄今為止，本領(lǐng)域還沒(méi)有利用天然電磁波場(chǎng)源監(jiān)測(cè) 山體大規(guī)模滑坡災(zāi)害的儀器問(wèn)世。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提供一種可
利用天然電磁波場(chǎng)源動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象 的山體滑坡監(jiān)測(cè)儀。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而釆用的技術(shù)解決方案是這樣的:該山體滑 坡監(jiān)測(cè)儀的儀器主機(jī)由監(jiān)測(cè)傳感器、前置放大電路、帶通濾波電路、 50Hz陷波電路、選頻放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器組成， 其中監(jiān)測(cè)傳感器的輸出端信號(hào)依次經(jīng)前置放大電路、帶通濾波電路、 50Hz陷波電路、單一頻率放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路接至數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ) 器的輸入端。在上述設(shè)計(jì)方案中述及的監(jiān)測(cè)傳感器采用本實(shí)用新型設(shè) 計(jì)者1993年申報(bào)國(guó)家專利的技術(shù)產(chǎn)品 一八方位侯風(fēng)地震儀傳感器， 專利號(hào)(ZL93212653. 7),這種探測(cè)傳感器可使儀器準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)到地質(zhì) 體受到地應(yīng)力作用后產(chǎn)生的天然電磁波異常具體來(lái)自哪個(gè)方位。實(shí)際工作中，在可能產(chǎn)生滑坡的地段下方安裝本監(jiān)測(cè)儀器，采用 8個(gè)傳感器按照不同的仰角對(duì)可能產(chǎn)生滑坡的山體進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測(cè)， 釆樣時(shí)間為20秒，采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)在微機(jī)中，每20分鐘通過(guò)數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)傳到災(zāi)害分析室,災(zāi)害分析室的工作人員對(duì) 監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，做出可能發(fā)生滑坡的預(yù)測(cè)時(shí)間段。災(zāi)害分析室 的工作人員可以同時(shí)監(jiān)管行政區(qū)內(nèi)數(shù)處可能發(fā)生滑坡的地段數(shù)據(jù)進(jìn) 行分析， 一旦出現(xiàn)險(xiǎn)情，立即通知政府部門做出響應(yīng)。本實(shí)用新型所述山體滑坡監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)的場(chǎng)源和DTY型地電探測(cè) 儀、SYT型物性探測(cè)儀等一樣接收的全是天然電磁波，不同的是DTY 型地電探測(cè)儀、SYT型物性探測(cè)儀接收的是天然電磁波場(chǎng)源中的天電 部分,而山體滑坡監(jiān)測(cè)儀接收的則是天然電磁波場(chǎng)源中地電部分中的 一次場(chǎng)。天然電磁波場(chǎng)源地電部分中的一次場(chǎng)是指地下不同電性層的地 質(zhì)體在地應(yīng)力作用下巖石發(fā)生微破裂時(shí)所產(chǎn)生的脈沖電磁波，這部分 輻射場(chǎng)輻射的電磁波頻譜、強(qiáng)度是受地層的物理化學(xué)特征等因素控制 的。由于它的激發(fā)場(chǎng)是地磁脈動(dòng)，所以其頻率變化范圍基本與地磁脈
動(dòng)的頻譜相同。它們的強(qiáng)度很弱，大約是天電部分的1/3-1/4,其變 化幅度根據(jù)我們多年的觀察記錄大約在lfiV士。地下電性層中物質(zhì)的 分子或原子在地磁脈動(dòng)作用下，激發(fā)的二次場(chǎng)對(duì)外是一種漫輻射的形 式，在與山體所在的地層剖面垂直的平面上的某一點(diǎn)位的任何分子、 原子對(duì)外的漫反射，相對(duì)于儀器觀測(cè)面某一點(diǎn)來(lái)講，都基本可以找到 與之對(duì)稱的基本等效輻射量點(diǎn)位的分子、原子,這樣在山體前探測(cè)時(shí)， 就可以認(rèn)為不同層位的分子不是漫反射，而是向著某個(gè)方向的單一輻 射。于是當(dāng)儀器在探測(cè)時(shí)，如果巖層是水平的，那么巖層中的分子、 原子的輻射量基本是相同的，不同的是距離觀測(cè)面的距離不同，輻射 量的衰減程度不同。當(dāng)巖層有一定傾角時(shí)，只要儀器的傳感器法線方 向與巖層厚度的中心線延伸方向一致,其探測(cè)機(jī)理就同巖層是水平的 一樣；如果穿越巖層，物質(zhì)成分發(fā)生了變化，分子、原子的反射量也 就發(fā)生了明顯的變化。這樣儀器接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)軟件程序處理后，就 很容易識(shí)別巖層厚度的變化以及巖層前方有無(wú)小斷層或破碎帶等情 況。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作使用方便、 監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的有效性和時(shí)效性好等優(yōu)點(diǎn)。在具體實(shí)踐操作中也取得了較 好的應(yīng)用效果，如2007年1月21日，陜西省藍(lán)田312國(guó)道發(fā)生大面 積滑坡，設(shè)置在藍(lán)田縣的本實(shí)用新型儀器(MDCB-6型監(jiān)測(cè)儀)監(jiān)測(cè)到 的信息非常明顯。


圖1為本實(shí)用新型儀器的總體框圖。圖2為圖1中信號(hào)采集器的前置放大、帶通濾波及50Hz陷波電 路部分的電路聯(lián)接圖。圖3為本實(shí)用新型所用監(jiān)測(cè)傳感器的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為圖1中雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大電路部分的電路聯(lián)接圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)附圖，本實(shí)用新型所述山體滑坡監(jiān)測(cè)儀的儀器主機(jī)由監(jiān)測(cè)傳感器1、前置放大電路2、帶通濾波電路3、 50Hz陷波電路4、選頻 放大電路5、 A/D轉(zhuǎn)換電路6、數(shù)據(jù)釆集存儲(chǔ)器7組成，監(jiān)測(cè)傳感器1 采用八方位侯風(fēng)地震儀平板式電容傳感器。各電路的工作聯(lián)接方式 為監(jiān)測(cè)傳感器1的輸出端信號(hào)依次經(jīng)前置放大電路2、帶通濾波電 路3、 50Hz陷波電路4、單一頻率放大電路5、 A/D轉(zhuǎn)換電路6接至 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器7的輸入端,數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器7的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)傳 輸系統(tǒng)8外接至數(shù)據(jù)分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)9。本實(shí)用新型儀器主機(jī)中前置放大電路2、帶通濾波電路3以及 50Hz陷波電路4部分的電路聯(lián)接圖如圖2所示，圖中運(yùn)算放大器& 采用型號(hào)為L(zhǎng)M358的器件，A2、 A3均采用型號(hào)為0P-07的器件。儀器主機(jī)內(nèi)選頻放大電路5的結(jié)構(gòu)如圖4所示，它具有一只型號(hào) 為0P-07的選頻放大器，在OP-07的選頻放大器的2腳和6腳間聯(lián)接 有由電容d、 C2、 C3、選頻電阻R2和定值電阻R,、 R3組成的雙T網(wǎng)絡(luò) 負(fù)反饋電路，雙T網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋電路中各電容值的關(guān)系滿足Cl = C3 >> C2 ，各電阻的數(shù)值的關(guān)系滿足Ri=R3《R2 ， R2= (32x")4 ，4 《式中a是監(jiān)測(cè)儀距離監(jiān)測(cè)山體的平均距離(m)，電容C2是根據(jù)地質(zhì)體 的平均電阻率值來(lái)確定，一般按160Q柳來(lái)計(jì)算；電容d—般按C2的 500倍來(lái)考慮。儀器主機(jī)內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路6和數(shù)據(jù)采集器7均由中心處理器 CPU (型號(hào)為80cl96kc)的器件構(gòu)成。監(jiān)測(cè)傳感器1的設(shè)置如圖3所示，其中標(biāo)號(hào)10為絕緣層，11為 屏蔽層，12為調(diào)節(jié)角度嫁絲，13為固定蠊絲，14為底托板。
權(quán)利要求1 、 一種山體滑坡監(jiān)測(cè)儀,其特征在于儀器主機(jī)由監(jiān)測(cè)傳感器(1)、前置放大電路(2)、帶通濾波電路(3)、 50Hz陷波電路(4)、選頻放大 電路(5)、 A/D轉(zhuǎn)換電路(6)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器(7)組成，監(jiān)測(cè)傳感器 (1)的輸出端信號(hào)依次經(jīng)前置放大電路(2)、帶通濾波電路(3)、 50Hz 陷波電路(4)、單一頻率放大電路(5)、 A/D轉(zhuǎn)換電路(6)接至數(shù)據(jù)采 集存儲(chǔ)器(7)的輸入端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的山體滑坡監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所說(shuō)的 選頻放大電路(5)具有一只型號(hào)為0P-07的選頻放大器，在0P-07的 選頻放大器的2腳和6腳間聯(lián)接有由電容d、 C2、 C3、選頻電阻R2和 定值電阻Ri、 R3組成的雙T網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋電路，雙T網(wǎng)絡(luò)負(fù)反饋電路中各電容值的關(guān)系滿足d=C3》C2 ,各電阻的數(shù)值的關(guān)系滿足R產(chǎn)Rs《r2 ， r2= (32x")4 ，式中"是監(jiān)測(cè)儀距離監(jiān)測(cè)山體的平均距離。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的山體滑坡監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所說(shuō)的 監(jiān)測(cè)傳感器(1)采用八方位侯風(fēng)地震儀平板式電容傳感器。
專利摘要一種利用天然電磁波場(chǎng)源監(jiān)測(cè)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象的山體滑坡監(jiān)測(cè)儀，由監(jiān)測(cè)傳感器、前置放大電路、帶通濾波電路、陷波電路、選頻放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器組成，監(jiān)測(cè)傳感器的輸出端信號(hào)依次經(jīng)前置放大電路、帶通濾波電路、陷波電路、單一頻率放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路接至數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)器的輸入端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該監(jiān)測(cè)儀具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作使用方便、監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的有效性和時(shí)效性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V3/40GK201037871SQ200720031540
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者楊武洋, 王文祥, 王西漢 申請(qǐng)人:王文祥