微動(dòng)探測(cè)原理及儀器介紹

目錄

微動(dòng)探測(cè)原理及儀器介紹

1、微動(dòng)探測(cè)原理

1.1 基本理論

1.2 微動(dòng)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法

1.3 微動(dòng)探測(cè)常用臺(tái)陣布設(shè)方式介紹

2、探測(cè)儀器介紹

2.1 SmartSolo（深圳面元智能科技有限公司）

2.2?WLU-3C無線節(jié)點(diǎn)勘探系統(tǒng)（湖南奧成科技有限公司）

2.3 WD智能微動(dòng)勘探儀（北京市水電物探研究所）

2.4 國(guó)為GN309 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能微動(dòng)系統(tǒng)（合肥國(guó)為電子有限公司）

2.5?EPS便攜式數(shù)字地震儀（重慶地質(zhì)儀器廠）

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1、微動(dòng)探測(cè)原理

1.1 基本理論

微動(dòng)是由體波和面波組成，其中微動(dòng)能量的百分之七十以上都來自于面波，并且它與體波的主要區(qū)別是在不均勻的介質(zhì)中傳播時(shí)面波會(huì)發(fā)生頻散，而體波不存在頻散現(xiàn)象，因此面波是微動(dòng)探測(cè)的主要對(duì)象。

對(duì)于介質(zhì)的彈性參數(shù)（如橫波速度、層薄厚、壓縮波速度、密度等），面波傳播速度相對(duì)比較敏感，特別是對(duì)橫波的敏感性很高，因此可以利用面波來反演橫波速度。

在時(shí)間和空間上，微動(dòng)信號(hào)具有以下特性：高度變化、無規(guī)律性、無重復(fù)性等，有研究發(fā)現(xiàn)全世界各處記錄的微動(dòng)信號(hào)都有相似的頻譜形態(tài)。因此在一定時(shí)空范圍內(nèi)，微動(dòng)信號(hào)是滿足統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性的。

圓形臺(tái)陣觀測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)示意圖

1.2 微動(dòng)探測(cè)數(shù)據(jù)處理方法

微動(dòng)探測(cè)就是以此理論為基礎(chǔ)，從圓形臺(tái)陣采集的地面微動(dòng)信號(hào)中通過數(shù)據(jù)處理算法（如空間自相關(guān)法）提取出面波（瑞利波）頻散曲線，經(jīng)反演獲取臺(tái)陣下方S波速的地球物理探測(cè)方法。

這一方法在國(guó)外、特別是在日本已廣泛應(yīng)用于盆地結(jié)構(gòu)調(diào)查、 工程地質(zhì)勘察、場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)等多個(gè)領(lǐng)域。

標(biāo)題

微動(dòng)勘探的數(shù)據(jù)處理方法多種多樣，當(dāng)今實(shí)際應(yīng)用最常用的提取頻散曲線方法主要有以下幾種：

頻率-波數(shù)法（需要大量的地震臺(tái)站，臺(tái)站數(shù)量與數(shù)據(jù)處理結(jié)果精度正相關(guān)，處理需要的臺(tái)陣數(shù)比空間自相關(guān)法要求的多，現(xiàn)場(chǎng)布陣更加靈活）

空間自相關(guān)法（理論上要求圓形臺(tái)陣布設(shè)，城市工勘中通常采用嵌套三角形，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)條件要求較為嚴(yán)格）

折射微動(dòng)法

具體數(shù)據(jù)處理原理可參考：城市地下空間勘探中的微動(dòng)技術(shù)研究

1.3 微動(dòng)探測(cè)常用臺(tái)陣布設(shè)方式介紹

這里主要介紹城市工勘中常用的嵌套三角形臺(tái)陣布設(shè)方式

1.3.1 單點(diǎn)探測(cè)布設(shè)方式

布設(shè)時(shí)需注意：圓心處布設(shè)1臺(tái)檢波器，圓周上至少布設(shè)3臺(tái)數(shù)據(jù)采集器。 在利用空間自相關(guān)法法時(shí)，圓形觀測(cè)臺(tái)陣的半徑稱為觀測(cè)半徑R，最大探測(cè)深度H與觀測(cè)半徑R之間通常存在以下關(guān)系：H=(3~5)R。

單點(diǎn)探測(cè)臺(tái)陣布設(shè)方式

1.3.2 剖面探測(cè)布設(shè)方式

等間距臺(tái)陣布設(shè)方式

2、探測(cè)儀器介紹

檢波器用于采集微動(dòng)信號(hào)，作為振動(dòng)信號(hào)接收和采集的最前端設(shè)備，在微動(dòng)探測(cè)中有著重要的作用，其性能的好壞直接影微動(dòng)信號(hào)記錄質(zhì)量和資料處理與解釋的成果。

檢波器性能評(píng)價(jià)主要關(guān)注以下幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)：

固有頻率（決定地震記錄的有效頻率，從而決定勘探深度，通常頻率越低，探測(cè)深度越深，相應(yīng)的分辨率就下降了）

采樣頻率

AD轉(zhuǎn)換（24位或32位，對(duì)于微動(dòng)探測(cè)無需過高的采樣率，通過24位即可滿足要求）

動(dòng)態(tài)范圍

靈敏度（靈敏度越高，檢波器輸出的電壓越高，相當(dāng)于更能接收到微弱的振動(dòng)信號(hào)）

集成度和便攜性（決定現(xiàn)場(chǎng)施工布設(shè)的效率）

是否支持無線實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)（決定能否現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，否則容易造成返工）

是否支持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理（決定能否現(xiàn)場(chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理）

隨著近幾年工程勘察需求的增加，很多儀器廠商陸續(xù)研制了針對(duì)微動(dòng)探測(cè)的地震檢波器，下面將對(duì)一些主流的微動(dòng)儀器提供廠商進(jìn)行介紹，各家廠商儀器參數(shù)可參照公司官網(wǎng)的產(chǎn)品介紹資料。

2.1 SmartSolo（深圳面元智能科技有限公司）

SmartSolo 系統(tǒng)提供了一套完整的智能地震傳 感器從部署到采集再到數(shù)據(jù)回收和處理的解決方案。該系統(tǒng)系列產(chǎn)品適用于石 油勘探，煤炭勘探，反射，折射，面波，微動(dòng)，微震等領(lǐng)域。IGU-16 具有輕便、可靠、智能和低成本的特點(diǎn)，為當(dāng)今勘探項(xiàng)目施工帶來了成本變革。并且代表著將來大道數(shù)，高密度勘探節(jié)點(diǎn)儀器的發(fā)展方向。相比上一代的節(jié)點(diǎn)系 統(tǒng)，SmartSolo 除了具有無大線傳輸，無電臺(tái)傳輸，工作時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 50 天等特點(diǎn)外。SmartSolo 系統(tǒng)采集單元 IGU-16 采用了模塊化及無任何外部連接器的設(shè)計(jì) 理念。IGU-16 分為主體和電池包，可組裝與拆卸。這樣使得施工更加高效，后期維護(hù)更加便捷。

2.2?WLU-3C無線節(jié)點(diǎn)勘探系統(tǒng)（湖南奧成科技有限公司）

WLU-3C無線節(jié)點(diǎn)儀集檢波器、數(shù)字化采集、存儲(chǔ)器、無線傳輸、電源于一體的單點(diǎn)地震儀，主要功能包括在線管理、在線監(jiān)測(cè)、炮集采集（觸發(fā)式）、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采集（頻散實(shí)時(shí)分析顯示）、本地存儲(chǔ)采集（盲采）、觸發(fā)GPS時(shí)間記錄。

2.3 WD智能微動(dòng)勘探儀（北京市水電物探研究所）

ＷＤ 智能天然源面波數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，改變了迄今為止現(xiàn)場(chǎng)儀器只采集天然微振動(dòng)波形記錄的現(xiàn)狀。 該系統(tǒng)利用大數(shù)據(jù)計(jì)算、篩選、疊加、歸一化等技術(shù)，創(chuàng)先性研制出現(xiàn)場(chǎng)儀器在采集微震信號(hào)的同時(shí)，可直接顯示勘探成果的面波頻散曲線；信號(hào)采集過程中，無需震源，無需人工控制；裝置系統(tǒng)安置在地面，１０ ～ ３０ ｍｉｎ 可獲得上百米深度地層的面波頻散曲線，得知土層軟硬。 在不同巖性地區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，該系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行地層劃分，操作便捷，適應(yīng)性強(qiáng)，為天然源面波勘探廣泛應(yīng)用于工程勘查提供了技術(shù)保障。

2.4 國(guó)為GN309 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能微動(dòng)系統(tǒng)（合肥國(guó)為電子有限公司）

“國(guó)為”GN209 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能微動(dòng)系統(tǒng),無纜節(jié)點(diǎn)采集站，無需人工震源，基于 4G 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)智能評(píng)價(jià)和配置參數(shù)，作業(yè)效率高，勘探深度大。廣泛適用于無 需人工震源的城市地下空間、地?zé)嵊蜌饷禾抠Y源、溶洞采空區(qū)、礦產(chǎn)資源，以及各種淺層或深層工程地質(zhì)勘查探測(cè)。

2.5?EPS便攜式數(shù)字地震儀（重慶地質(zhì)儀器廠）

EPS 便攜式微功耗寬頻帶地震儀是一種寬頻帶、低價(jià)格、微功耗地震 儀。無需鎖擺，無需調(diào)整擺體位置，傳遞函數(shù)十分穩(wěn)定，體積小、安裝使 用方便，功耗小于 300mW 的數(shù)字地震儀。內(nèi)置配有三分量地震傳感器、高 靈敏度的北斗+GPS 模組、電子羅盤、姿態(tài)傳感器、Bluetooth 模塊以及可 充電鋰電池，無需任何外部電源即可連續(xù)工作 20 天以上。它可以實(shí)現(xiàn)定 時(shí)開機(jī)采集、采集結(jié)束定時(shí)關(guān)機(jī)；也可連續(xù)采集；采用 USB、RS232、 Bluetooth 等多種交互工作方式；數(shù)據(jù)自動(dòng)本地存儲(chǔ)；具有北斗+GPS 授時(shí)、 地理位置定位等特點(diǎn)。非常適合進(jìn)行無人值守的長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)檢測(cè)和野外寬 頻帶地震觀測(cè)、天然微動(dòng)面波探查。其高頻達(dá)到 200Hz 以上，可以滿足人工地震測(cè)深以及瞬態(tài)面波勘探的需求。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的微动探测原理及仪器介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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