專利名稱：多分量瑞利波勘探儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于物理勘探技術領域，是涉及一種礦井地球物理勘探用的多分量瑞利波勘探僅，更確切地說就是由主機、觸發(fā)檢波器、接收檢波器和微機組成的瑞利波勘探儀。
目前國內外的瑞利波勘探儀器大都采用兩個或兩個以上單分量檢波器，儀器只具有兩個信號通道，只接收振動信號的垂直分量如1.李錦飛.“MKR-II礦井防爆型瑞利波探測系統研究”、全國煤炭系統第四屆青年學術會議論文集，煤炭工業(yè)出版社，1994年刊；2.楊成林.瑞利波勘探，地質出版社，1993年刊，所談到的瑞利波勘探儀，它們的共同特點是儀器的輸入信號通道少，結構上限制其不便于擴充，采用單一分量觀測，不能得到較純的瑞利波信號，因此勘探精度低，且易受干擾的影響，儀器的人機界面不理想。
本實用新型在于解決上述瑞利波勘探儀中普遍存在的問題，使得儀器的信號輸入通道為6道，可進行三分量瑞利波信號的采集及分析，可準確地探測井下的地質構造。儀器操作靈活方便。本實用新型目的就是提供實現上述功能的“多分量瑞利波勘探儀”。
根據提出的要求，本實用新型的技術方案是這樣的，在現有瑞利波勘探儀的基礎上，采用三分量接收檢波器代替單一分量接收檢波器，使得原來單一分量觀測，即只可接收信號的垂直分量，變?yōu)橛芍鳈C可同時采集到X.Y.Z三個方向傳來的振動信號。并擴展了儀器輸入信號的道數；另外在其結構布置方面采用直線布置，并使得觸發(fā)檢波器靠近振源一側。這樣就到達了本實用新型的技術目的和效果。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。


圖1多分量瑞利波勘探儀框圖圖2多分量瑞利波勘探儀內部結構圖圖3主機電路工作原理框圖圖4、5、6主機電路關鍵部分——主控單元電路原理圖瑞利波勘探儀框圖，如圖1所示，由主機1、觸發(fā)檢波器2(JYD-5)、三分量接收檢波器3、4(4504)微機8和連接電纜5、6、7、9組成了多分量瑞利波勘探儀，其特點是把觸發(fā)檢波器2、接收檢波器3和接收檢波器4布置一一條線上，觸發(fā)檢波器2靠近振源側，接收檢波器3、4依X分量沿波傳播方向，Y分量垂直于波傳播的方向，Z分量垂直于地面布置。通過人工震源產生振動時，觸發(fā)檢波器2即通過電纜5輸出信號到主機1，主機1即開始采集接收檢波器3、4，通過電纜6、7傳輸出來的X、Y、Z三個方向的振動信號，根據所要勘探目的層深度及所接收的信號對主機1的采樣頻率、增益及濾波器截頻等參數進行控制，以采集到可靠有效信號，儀器中采集到的信號通過通信電纜9將數據送入微機8中，通過三分量檢波器3、4兩點測得三個分量的信號，提取較純的瑞利波信號、濾除縱波等干擾，然后用瑞利波在分層介質中的頻散理論，推算出瑞利波在地質體中傳播的速度，由此進行正、反演達到探測實際地質構造的目的。
儀器內部結構如圖2所示，除安裝在儀器面板上的LCD顯示板10外，還包括主控單元板11、采集單元板12、模擬單元板13、14和屏蔽板15、采集單元板12包括兩個采集模塊，兩個模塊電路相同，每個模塊包括80C320、HM628128、27C256等組成的單片機系統和模數轉換器AD7885。模擬單元板13和14的電路相同，每一板上包括對應一個三分量傳感器的三個模擬信號通道。
在圖3所示的主機電路工作原理框圖中，前置放大器1a的輸入端由圖1中的電纜6、7接到檢波器的輸出端，其輸出信號經濾波器1b程控增益放大器1c送到采樣保持器1d，再經多路開關1e分時送入浮點放大器1f，然后由模數轉轉器1g將信號轉換成為數字信號，最后通過采集單片機1h與主控單片機1i之間進行高速串行數據通信將轉換的數字信號送入大容量存貯器1m進行保存，采集的信號經主控單片機1i進行計算后，可在顯示器1i上顯示出信號的曲線，根據信號顯示曲線的形態(tài)，可判斷信號接收的質量，可確定是否需由鍵盤1k更改系統的采樣頻率、程控增益等參數值。這一點增加了現場工作的靈活性。在主機預編程序中，設有儀器自檢程序，可檢查儀器運行的好壞，且儀器屏幕顯示均采用漢字菜單和提示、降低了對現場操作人員的要求。最后主機1通過串行接口1m將主機中的數據送入微機中作更進一步計算和處理。
圖4、5、6為主控單元的電原理圖。圖4由主控單片機80C320程序存貯器27C256、數據存貯器HM628128、鍵盤控制器82C79、譯碼器74HC138、地址鎖存器74HC573和串行通信接口MAX233組成。各器件間的連接關系如圖4所示。圖5所示由4片Flashmemory 29C040組成的外部數據存貯器，總容量為2MB，掛接在主控單片機的數據、地址、控制總線上，29C040的低16位地址線接主控單片機的P0、P2口上，高位地址通過P1口線來控制。圖6所示為高分辨LCD的控制電路，由顯示控制器6255、顯示緩沖器HM628128和總線收發(fā)器74HC245組成。通過軟件在顯示緩沖區(qū)中開辟區(qū)域，使其中每一存貯位與顯示屏上一像素點一一對應，控制單片機通過對顯示緩沖區(qū)的內容進行修改，即實現了對屏幕顯示內容的改變。本電路的特點是硬件簡單、緊湊，且減少了軟件編程的工作量。
跟隨煤礦生產機械化程度提高，同時為進一步提高和平效率，降低生產成本，盡量減小由于井下地質構造不清所造成的巷道及工作面布置不合理，甚至報廢事故的發(fā)生，提高煤礦生產安全，防止瓦斯突出事故的發(fā)生，由開采用了多分量瑞利波勘探系統，使得煤礦井下地質構造的勘探更為方便準確，系統無需外接設備可有效的去除干擾波的影響，并能從能量的角度反映瑞利波的傳播，大大提高了瑞利波勘探的質量和效率。經試驗和應用表明多分量瑞利波勘探儀與傳統儀器比較，探測精度提高5％，探測深度提高10～20m。
權利要求1.一種瑞利波勘探儀，具體的說就是由主機、觸發(fā)檢波器、接收檢波器和微機組成的多分量瑞利波勘探儀，其特征在于所說的接收檢波器與儀器中的一個模擬單元的三個模擬信號輸入通道相連接，一個模擬單元與一個采集單元連接。
2.根據權利要求1所述的多分量瑞利波勘探儀，其特征在于儀器中包括二個模擬單元、兩個采集單元和一個主控單元，兩個采集單元分別與主控單元連接。
專利摘要一種用于礦井物理勘探儀,確切的說就是由主機、觸發(fā)檢波器、接收檢波器和微機組成的多分量瑞利波勘探儀,該儀器針對現行單分量瑞利波勘探儀中存在的問題,提出了多分量瑞利波勘探儀的設計思路。該儀器采用兩個三分量檢波器來代替了原勘探儀中單分量檢波器,使得儀器中的信號輸入通道擴展為6道,該多分量瑞利波勘儀中還包括了兩個模擬單元、兩個采集單元和一個主控單元。
文檔編號G01V1/18GK2296016SQ9720839
公開日1998年10月28日 申請日期1997年3月19日 優(yōu)先權日1997年3月19日
發(fā)明者李錦飛, 齊健, 王有杰 申請人:煤炭科學研究總院西安分院