一種檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀及其檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀及其檢測方法，掃描儀由主機、激發(fā)接收單元和設有編碼器的移動載體構成；激發(fā)接收單元包括電磁激振器和傳感器，兩者固定在移動載體上，所述電磁激振器、傳感器和編碼器與主機連接。本發(fā)明結構設計簡單，使用方便，節(jié)省測量時間；改變了傳統(tǒng)激發(fā)需要人為進行錘擊等模式，沖擊單元內(nèi)置滾輪脈沖控制激振器設計，通過主機來控制激發(fā)電磁激振器進行自動激發(fā)，提高了檢測效率，能滿足井壁快速勘探要求；傳感器對超高頻信號響應完整，滿足超淺層檢測要求；僅需一人完成操作，受晃動探測平臺環(huán)境影響小，數(shù)據(jù)資料可靠性強，能用于井壁內(nèi)部缺陷檢測，并能對測試結果進行成像，直觀顯示內(nèi)部缺陷情況。
【專利說明】
一種檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀及其檢測方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及地球物理勘探儀器領域，特別涉及一種檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀。
【背景技術】
[0002]據(jù)統(tǒng)計，自20世紀90年代以來，全國有80余個地處深厚含水松散層的井筒先后發(fā)生了井底涌水及井壁破損現(xiàn)象，這不僅影響了正常生產(chǎn)，而且?guī)砹藝乐氐陌踩[患，造成的經(jīng)濟損失巨大。井筒施工過程中混凝土澆筑不密實出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，而且井筒隨著地壓的增大、含水層水位下降、溫度的變化等因素影響，井壁常存在著一些裂縫，在縱向變形、環(huán)向變形及徑向變形作用下這些裂縫會增大甚至連通。在地下高壓水的作用下會造成井壁結構的涌漏水，給礦井的安全生產(chǎn)帶來了嚴重威脅。因此，對井壁質(zhì)量的檢測顯得尤為重要。目前利用的檢測手段以鉆探及物探手段為主，其中物探手段以地震反射波法為主，通過布置縱向和環(huán)向雙向測線，利用獲取的高頻反射波波速、振幅及頻率等多種地震屬性參數(shù)確定井壁及壁后空間的異常范圍，實現(xiàn)快速檢測。
[0003]但是，目前地震反射波法探測裝備是人為組合的地震儀、震源槍及檢波器；通過一個震源槍或小錘激發(fā)地震波，利用兩個檢波器接收信號，并采用一臺地震儀采集兩個地震道信號；在探測過程中需要一個人操作帶有兩個檢波器的導桿，一個人操作震源槍，一個人操作采集設備，三個人根據(jù)偏移距、道間距、激發(fā)點移動步距參數(shù)協(xié)同操作完成探測任務，整個操作工作比較復雜；而且三個人操作平臺為懸空的罐籠，晃動平臺易對三人組合采集的數(shù)據(jù)資料造成干擾。因此，設計一種施工快捷、操作簡便及穩(wěn)定性強的地震信號采集裝備十分迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了解決上述【背景技術】中存在的不足，根據(jù)地震勘探原理，結合井筒無損檢測探測環(huán)境，并針對當前地震反射波法探測過程中存在的問題，提出一種快速、方便有效的地震滑車掃描儀。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:由主機、激發(fā)接收單元和設有編碼器的移動載體三部分構成；所述激發(fā)接收單元包括電磁激振器和傳感器，兩者固定在移動載體上，所述電磁激振器、傳感器和編碼器與主機連接。
[0006]所述移動載體包括滾輪、中梁、固定架、把桿及撐桿，所述固定架為框式結構，所述中梁橫跨固定在固定架上，所述把桿經(jīng)兩側(cè)支板固定在固定架上并位于中梁上方，一側(cè)支板上設有航插插口 ；所述撐桿的一端固定在所述把桿的中部；兩組滾輪位于固定架兩側(cè)，所述編碼器安裝在其中一滾輪的中軸上，所述電磁激振器和傳感器固定在固定中梁上；所述電磁激振器、傳感器和編碼器經(jīng)航插插口和線纜與主機連接。
[0007]所述撐桿上設有調(diào)節(jié)其長度的伸縮扣。
[0008]所述傳感器可為速度傳感器、加速度傳感器或MEMS傳感器。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供所述地震滑車掃描儀的檢測方法，步驟如下:
(1)根據(jù)探測需求，在主機內(nèi)設定若干個電脈沖為一脈沖時段，即此時段內(nèi)，移動載體所移動的相應距離作為一個移動定長，每一個移動定長結束時電磁激振器擊打被測面一次；
(2)在主機內(nèi)設定頻率和閾值參數(shù)進行有效信號的接收；
(3)連接主機與移動載體上激發(fā)接收單元及編碼器；
(4)使移動載體貼被測體表面移動，傳感器接收擊打信號并傳入主機完成一個點的測量，移動載體再向前移動一個定長時，即可完成下一個點的測量，當所有布置測線檢測完后，將采集的數(shù)據(jù)進行成圖分析，并作出解釋。
[0010]本發(fā)明的有益效果:第一，本發(fā)明移動載體在能承載激發(fā)接收單元及編碼器前提下，其形態(tài)設計簡單方便，節(jié)省了測量時間；第二，改變了傳統(tǒng)激發(fā)需要人為進行錘擊等模式，沖擊單元內(nèi)置滾輪脈沖控制激振器設計，可以通過主機來控制激發(fā)電磁激振器進行自動激發(fā)，提高了檢測效率，能滿足井壁快速勘探要求；第三，傳感器對超高頻信號響應完整，滿足超淺層檢測要求；第四，本發(fā)明僅需一人完成操作，受晃動探測平臺環(huán)境影響小，數(shù)據(jù)資料可靠性強，能用于井壁內(nèi)部缺陷檢測，并能對測試結果進行成像，直觀顯示內(nèi)部缺陷情況。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0012]圖1是本發(fā)明結構示意圖；
圖2是本發(fā)明撐桿結構示意圖；
圖3是本發(fā)明工作步驟框圖。
[0013]圖中，1.主機，1-1電磁激振器，1-2傳感器，2.滾輪，3.固定架，4.編碼器，5.把桿，6.中梁，7.支板，8.撐桿，9.航插插口，11.線纜，12.伸縮扣。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0015]如圖1、圖2所示，本發(fā)明由主機1、激發(fā)接收單元和移動載體三大部分。激發(fā)接收單元包括電磁激振器1-1和傳感器1-2，兩者固定在移動載體上，電磁激振器、傳感器和編碼器與主機連接。
[0016]移動載體包括滾輪2、中梁6、固定架3、把桿5及撐桿8，固定架3為框式結構，中梁6橫跨固定在固定架3上，把桿5經(jīng)兩側(cè)支板7固定在固定架3上并位于中梁6上方，一側(cè)支板7上設有航插插口 9 ;所述撐桿8上伸縮扣12，可根據(jù)被測體的距離來調(diào)節(jié)其長度，兩組滾輪位于固定架3兩側(cè)，編碼器4安裝在其中一滾輪的中軸上，電磁激振器1-1和傳感器1-2固定在固定中梁6上；電磁激振器、傳感器和編碼器經(jīng)航插插口 9和線纜11與主機I連接。傳感器可采用速度傳感器、加速度傳感器或MEMS傳感器。
[0017]主機I用于對激發(fā)接收單元及移動載體上編碼器4進行參數(shù)設置并對其進行激發(fā)接收；電磁激振器1-1用于對被測體表面進行敲打激發(fā)，傳感器1-2用于接收電磁激振器1-1敲擊地面后地下異常體反射出來的反射波信號；移動載體用于承載激發(fā)接收單元，并根據(jù)探測需求人為對其進行移動；根據(jù)滾輪2轉(zhuǎn)動的圈數(shù)，編碼器4將移動圈數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖信號，并傳至主機I。電磁激振器1-1和傳感器1-2及編碼器4通過航插9與主機I連接，由主機I向電磁激振器1-1和傳感器1-2和編碼器4供電并進行數(shù)據(jù)采集。
[0018]本發(fā)明檢測步驟如下:
(1)根據(jù)探測的需要，在主機內(nèi)設定若干個電脈沖為一脈沖時段，即此時段內(nèi)，移動載體所移動的相應距離作為一個移動定長，每一個移動定長結束時電磁激振器擊打被測面一次；
(2)在主機內(nèi)設定頻率和閾值參數(shù)進行有效信號的接收；
(3)連接主機與移動載體上激發(fā)接收單元及編碼器；
(4)使移動載體貼被測體表面移動，傳感器接收擊打信號并傳入主機完成一個點的測量，移動載體再向前移動一個定長時，即可完成下一個點的測量，當所有布置測線檢測完后，將采集的數(shù)據(jù)進行成圖分析，并作出解釋。
[0019]如圖3所示，將主機與移動載體上激發(fā)接收單元及編碼器連接后，移動移動載體，編碼器根據(jù)移動載體移動的圈數(shù)，如移動載體滾輪移動一圈，即編碼器中軸旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生60個電脈沖，此時小車移動24cm左右。依據(jù)這個原理，在主機里設定20個電脈沖(在20個電脈沖的發(fā)射時段，小車移動8cm左右)，或在主機里設定30個電脈沖(在30個電脈沖的發(fā)射時段，小車移動12cm左右)，電磁激振器擊打地面一次，傳感器接收擊打信號并傳入主機完成一個點的測量，移動載體再向前移動8cm或12cm時，S卩可完成下一個點的測量，當所有布置測線檢測完之后，可隨即將采集到的數(shù)據(jù)進行成圖分析，并作出解釋。
[0020]在施工過程中，由于井壁凹凸不平，本發(fā)明電磁激振器可能會在沒有接到主機命令時就自動激發(fā)，這樣會導致錯誤信號被傳感器接收?？紤]此問題后，本發(fā)明在具體操作時，選定頻率和設定的閾值共同來控制有效信號的接收。
[0021]上述僅為本發(fā)明的實施例而已，對本領域的技術人員來說，本發(fā)明有多種更改和變化。凡在本發(fā)明的發(fā)明思想和原則之內(nèi)，作出任何修改，等同替換，改進等，均應包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀，其特征在于:由主機、激發(fā)接收單元和設有編碼器的移動載體三部分構成；所述激發(fā)接收單元包括電磁激振器和傳感器，兩者固定在移動載體上，所述電磁激振器、傳感器和編碼器與主機連接。2.根據(jù)權利要求1所述檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀，其特征在于:所述移動載體包括滾輪、中梁、固定架、把桿及撐桿，所述固定架為框式結構，所述中梁橫跨固定在固定架上，所述把桿經(jīng)兩側(cè)支板固定在固定架上并位于中梁上方，一側(cè)支板上設有航插插口 ；所述撐桿的一端固定在所述把桿的中部；兩組滾輪位于固定架兩側(cè)，所述編碼器安裝在其中一滾輪的中軸上，所述電磁激振器和傳感器固定在中梁上；所述電磁激振器、傳感器和編碼器經(jīng)航插插口和主機連接。3.根據(jù)權利要求2所述檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀，其特征在于:所述撐桿上設有調(diào)節(jié)其長度的伸縮扣。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述檢測井壁質(zhì)量的地震滑車掃描儀，其特征在于:所述傳感器為速度傳感器、加速度傳感器或MEMS傳感器。5.根據(jù)權利要求4所述地震滑車掃描儀的檢測方法，其特征在于:步驟如下: (1)根據(jù)探測需求，在主機內(nèi)設定若干個電脈沖為一脈沖時段，即此時段內(nèi)，移動載體所移動的相應距離作為一個移動定長，每一個移動定長結束時電磁激振器擊打被測面一次； (2)在主機內(nèi)設定頻率和閾值參數(shù)，進行有效信號的接收； (3)連接主機與移動載體上激發(fā)接收單元及編碼器； (4)使移動載體貼被測體表面移動，傳感器接收擊打信號并傳入主機完成一個點的測量，移動載體再向前移動一個定長時，即可完成下一個點的測量，當所有布置測線檢測完后，將采集的數(shù)據(jù)進行成圖分析，并作出解釋。
【文檔編號】E21B49/00GK106032752SQ201510120124
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發(fā)明人】潘樂荀, 唐潤秋, 李純陽, 劉家蓮, 吳昭, 李繼偉, 錢同對, 李雪峰
【申請人】安徽惠洲地質(zhì)安全研究院股份有限公司