基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，包括若干被布置于被觀測(cè)地位置處的排成一直線的等間距的地震檢波器以及布置于地面上的地震波激發(fā)器，所述地震檢波器與所述上位機(jī)通訊連接，每一個(gè)地震檢波器包括光電傳感器以及加速度傳感器，所述光電傳感器以及加速度傳感器同時(shí)采集所述地震波激發(fā)器被激發(fā)后所產(chǎn)生的地震波的震動(dòng)信號(hào)，并將所述地震波的震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后發(fā)送至上位機(jī)，所述上位機(jī)接收到兩組電信號(hào)后，從兩組電信號(hào)中分別獲取對(duì)應(yīng)的反射波信息，根據(jù)所述反射波信息得到對(duì)應(yīng)的速度信息，并采用小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)組個(gè)速度信息進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。
【專利說(shuō)明】
基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了得到能夠系統(tǒng)地追蹤目的層的地震記錄，在野外觀測(cè)時(shí)必須適當(dāng)?shù)剡x擇觀測(cè) 系統(tǒng)、激發(fā)點(diǎn)組合方式以及記錄儀器參數(shù)等。而觀測(cè)系統(tǒng)的選擇是其中重要的組成部分，目 前的觀測(cè)系統(tǒng)主要有:端點(diǎn)放炮和中間放炮兩種形式，端點(diǎn)放炮方式主要是在多個(gè)排成一 條直線的地震檢波器的端點(diǎn)設(shè)置一個(gè)放炮點(diǎn)，而中間放炮的方式主要是在多個(gè)排成一條直 線的中間設(shè)置一個(gè)放炮點(diǎn)。這兩種獲得共反射點(diǎn)道集的方法都是在測(cè)線上通過(guò)有規(guī)律地同 時(shí)移動(dòng)激發(fā)點(diǎn)與接收排列來(lái)達(dá)到對(duì)地下界面反射點(diǎn)重復(fù)采集的目的，這種觀測(cè)系統(tǒng)也稱為 多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)。地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測(cè)量的專用傳感器，是一種將地面 振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器，能把地震波引起的地面震動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)組織、存儲(chǔ)、運(yùn)算處理。其具有信號(hào)調(diào)理、溫度補(bǔ)償、自測(cè)，以及 可配置到檢測(cè)〇g或脈沖檢測(cè)快速運(yùn)動(dòng)等功能?，F(xiàn)有技術(shù)中，地震波觀測(cè)系統(tǒng)中的每一個(gè)地 震檢波器主要是基于加速度傳感器或者光電傳感器為基礎(chǔ)的，基于加速度傳感器的地震檢 波器可檢測(cè)交流信號(hào)以及物體的震動(dòng)，具有功耗低、便于攜帶、精度高、速度快的特點(diǎn)。其缺 點(diǎn)是測(cè)量精度越高，但檢測(cè)范圍較小，且測(cè)量精度越高越容易損壞。一般來(lái)說(shuō)，越靈敏越好。 越靈敏的傳感器對(duì)一定范圍內(nèi)的加速度變化更敏感，輸出電壓的變化也越大，這樣就比較 容易測(cè)量，從而獲得更精確的測(cè)量值。靈敏度自然是越高越好，但是實(shí)際上靈敏度越高測(cè)量 范圍就窄:相反，靈敏度低點(diǎn)就能獲得比較寬的測(cè)量范圍。
[0003] 基于光電傳感器的地震檢波器是將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助 光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。基于光電傳感器的地震檢波器具有 精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測(cè)參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形式靈活多樣，檢測(cè) 范圍廣，缺點(diǎn)是相較于加速度傳感器的地震檢波器，它的精度稍低，不在密封環(huán)境下用就很 容易被污染失效。因此，用戶主要根據(jù)用途來(lái)選擇地震檢波器的類型，但是這種單類型的地 震檢波器的通用性較低，不能同時(shí)滿足精度要求高、檢測(cè)范圍廣的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種基于光電傳 感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，能夠更精確的獲取到反射波的傳播速度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種基于光電傳感器和加 速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，包括若干被布置于被觀測(cè)地位置處的排成一直線的等 間距的地震檢波器以及布置于地面上的地震波激發(fā)器，所述地震檢波器與所述上位機(jī)通訊 連接，每一個(gè)地震檢波器包括光電傳感器以及加速度傳感器，所述光電傳感器以及加速度 傳感器同時(shí)采集所述地震波激發(fā)器被激發(fā)后所產(chǎn)生的地震波的震動(dòng)信號(hào)，并將所述地震波 的震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后發(fā)送至上位機(jī)，所述上位機(jī)接收到兩組電信號(hào)后，從兩 組電信號(hào)中分別獲取對(duì)應(yīng)的反射波信息，根據(jù)所述反射波信息得到對(duì)應(yīng)的速度信息，并采 用小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)組個(gè)速度信息進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。
[0006] 進(jìn)一步的，在每一個(gè)檢測(cè)器內(nèi)均設(shè)有一個(gè)多傳感器接口適配器，所述加速度傳感 器和光電傳感器的輸出端與所述多傳感器接口適配器的輸入端連接，所述多傳感器接口適 配器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述上位機(jī)連接。
[0007] 進(jìn)一步的，所述地震檢波器被等間距地布置于被觀測(cè)地位置處的排成一直線以形 成所述地震檢波器組件，所述地震波激發(fā)器為兩個(gè)，兩個(gè)地震波激發(fā)器分別靠近地震檢波 器組件的兩個(gè)端頭位置；
[0008] 當(dāng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，使兩個(gè)地震波激發(fā)器同時(shí)發(fā)出地震波，每一個(gè)地震檢波器均接收 兩個(gè)地震波激發(fā)器發(fā)出的地震波，其中，每一個(gè)地震檢波器中的光電傳感器檢測(cè)兩個(gè)地震 波激發(fā)器被激發(fā)后分別產(chǎn)生的第一震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第一震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第 一電信號(hào)后上傳至上位機(jī)，每一個(gè)地震檢波器中的加速度傳感器檢測(cè)兩個(gè)地震波激發(fā)器被 激發(fā)后分別產(chǎn)生的第二震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第二震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第二電信號(hào)后 上傳至上位機(jī)；
[0009] 所述上位機(jī)接收到每一地震檢波器發(fā)送的兩個(gè)第一電信號(hào)及兩個(gè)第二電信號(hào)，分 別從兩個(gè)第一電信號(hào)中獲取第一反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第一反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢波 器的時(shí)間以得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器的距離，從而 得到距離差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到反射波的第一傳播速度;所述上位機(jī)還分別從 兩個(gè)第二電信號(hào)中獲取第二反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第二反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢波器的 時(shí)間以得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器的距離，從而得到 距離差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到地震波的第二傳播速度；
[0010] 所述上位機(jī)還通過(guò)小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)第一傳播速度和第二傳播速度 進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。
[0011] 進(jìn)一步的，所述第一傳播速度和第二傳播速度均通過(guò)以下公式得到：
[0012] 其中，V為對(duì)應(yīng)反射波的傳播速度，S1為位于其中一端的地震波激發(fā) 器被激發(fā)后產(chǎn)生的反射波在層間傳播路程的一半，S2為位于另一端的地震波激發(fā)器被激發(fā) 后產(chǎn)生的反射波在層間傳播路程的一半，t為兩個(gè)反射波到達(dá)同一個(gè)地震檢波器的時(shí)間差。
[0013] 本發(fā)明基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)的觀 測(cè)系統(tǒng)相比，檢波器采用兩個(gè)傳感器分別采集兩組震動(dòng)信號(hào)，再轉(zhuǎn)換得到兩個(gè)對(duì)應(yīng)的速度 信息后進(jìn)行整合以得到一個(gè)傳播速度，從而使得檢波器檢測(cè)的精確度高、檢測(cè)范圍更廣，地 震檢波器的適用范圍更廣。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015] 圖1是本發(fā)明地震波觀測(cè)系統(tǒng)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是本發(fā)明地震波觀測(cè)系統(tǒng)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018] 請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1是本發(fā)明基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng) 第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖。本實(shí)施例的基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè) 系統(tǒng)，包括若干被布置于被觀測(cè)地位置處（即被觀測(cè)地位置的地下的表層）的排成一直線的 等間距的地震檢波器以及布置于地面上的地震波激發(fā)器，所述地震檢波器與所述上位機(jī)通 訊連接，每一個(gè)地震檢波器包括光電傳感器以及加速度傳感器，所述光電傳感器以及加速 度傳感器同時(shí)采集所述地震波激發(fā)器被激發(fā)后所產(chǎn)生的地震波的震動(dòng)信號(hào)，并將所述地震 波的震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后發(fā)送至上位機(jī)，所述上位機(jī)接收到兩組電信號(hào)后，從 兩組電信號(hào)中分別獲取對(duì)應(yīng)的反射波信息，根據(jù)所述反射波信息得到對(duì)應(yīng)的速度信息，并 采用小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)兩組速度信息進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。
[0019] 具體地，所述基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)可以是多次 覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)，上述的多個(gè)地震檢波器排成一直線以形成地震檢波器組件，多次覆蓋觀測(cè) 系統(tǒng)則是在檢波器組件的一個(gè)端頭設(shè)置一個(gè)地震波激發(fā)器(炮點(diǎn)），也即，在排成一排的多 個(gè)地震檢波器中，炮點(diǎn)可以位于最左側(cè)的一個(gè)地震檢波器靠左的位置，或者位于最右側(cè)的 一個(gè)地震檢波器靠右的位置。在不同的實(shí)施例中，所述地震波激發(fā)器還可以排布在多個(gè)地 震檢波器的中間。
[0020] 本實(shí)施例中，所述地震波激發(fā)器采用棰擊式進(jìn)行激發(fā)，當(dāng)被激發(fā)后，每一個(gè)地震檢 波器均檢測(cè)到地震波激發(fā)器被激發(fā)后所產(chǎn)生的地震波。每一個(gè)地震檢波器內(nèi)均有一個(gè)光電 傳感器和加速度傳感器，本例中，所述光電傳感器和加速度傳感器通過(guò)一多傳感器接口適 配器與上位機(jī)數(shù)連接。所述加速度傳感器和光電傳感器的輸出端與所述多傳感器接口適配 器的輸入端連接，所述多傳感器接口適配器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述上位機(jī)連接。如 此，可以同時(shí)將兩組電信號(hào)初始融合后上傳至上位機(jī)，上位機(jī)接收到兩個(gè)電信號(hào)后再進(jìn)行 后續(xù)的反射波信息的獲取處理以得到兩個(gè)反射波信息，根據(jù)獲取到的兩個(gè)反射波信息得到 對(duì)應(yīng)的兩個(gè)反射波傳播速度信息，將兩個(gè)反射波傳播速度信息進(jìn)行融合處理，以得到一個(gè) 反射波的傳播速度。
[0021] 多傳感器接口適配器設(shè)計(jì)要求建立一個(gè)適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)者容易實(shí)施的構(gòu)件結(jié)構(gòu)模 型，在這個(gè)模型中，一個(gè)多傳感器接口適配器構(gòu)件可簡(jiǎn)化為由應(yīng)用構(gòu)件和構(gòu)件適配器兩個(gè) 獨(dú)立的構(gòu)件組成，即構(gòu)件={應(yīng)用構(gòu)件，構(gòu)件適配器}。其中，應(yīng)用構(gòu)件是完成構(gòu)件自身的邏 輯功能所需的軟件成分，構(gòu)件適配器實(shí)現(xiàn)構(gòu)件與軟件總線的數(shù)據(jù)接口和控制接口。所有與 系統(tǒng)總線接口有關(guān)的部分都集中體現(xiàn)在構(gòu)件適配器中，這種設(shè)計(jì)將構(gòu)件邏輯處理功能與構(gòu) 件集成設(shè)施相分離，從而隔離了多傳感器信息采集接口不同對(duì)應(yīng)用構(gòu)件設(shè)計(jì)的影響。按照 這一模型設(shè)計(jì)的多傳感器適配器構(gòu)件，可以方便的插接。到多傳感器接口代理服務(wù)總線上， 成為一個(gè)多傳感器接口適配器的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件。
[0022] 由于地震檢波器采用了加速度傳感器和光電傳感器相結(jié)合的方法，所以對(duì)于兩個(gè) 傳感器采集到的數(shù)據(jù)實(shí)行并行處理，后再采用了信息融合的方法進(jìn)行處理。
[0023] 兩個(gè)傳感器的測(cè)量參數(shù)，范圍，精度等都不同，所以傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)是分 別進(jìn)行處理的。上位機(jī)將兩個(gè)傳感器將采集到的地震波進(jìn)行反射波提取后，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出 速度數(shù)據(jù)后，在將二者數(shù)據(jù)融合處理。
[0024] 信息融合技術(shù)包含四個(gè)主要元素：一是信息源元素(含傳感器元素），它向系統(tǒng)提 供原始的信息；二是信息轉(zhuǎn)換、傳遞、交換元素，它完成信息的預(yù)處理;三是信息互補(bǔ)、綜合 處理元素，它完成信息的再生、升華；四是信息融合處理報(bào)告元素，即輸出融合處理結(jié)果。
[0025] 數(shù)據(jù)融合技術(shù)采用經(jīng)典與現(xiàn)代方法相結(jié)合的小波變換和卡爾曼濾波。在實(shí)際中， 不同的傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)具有不同的分辨率，因而，需要解決多分辨率數(shù)據(jù) 的融合技術(shù)和方法，以便更好地利用不同分辨率數(shù)據(jù)的互補(bǔ)信息。達(dá)到更佳的融合效果。 Kalman濾波對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)具有較強(qiáng)的估計(jì)能力，能對(duì)信號(hào)所有的頻率成分同時(shí)進(jìn)行處理。 同時(shí)，小波變換具有高分辨力，對(duì)高頻分量采用逐漸精細(xì)的時(shí)域和頻域步長(zhǎng)，可以聚焦到分 析對(duì)象的任意細(xì)節(jié)。因此，小波變換與Kalman濾波結(jié)合可以取得良好的融合效果。
[0026] 加速度傳感器靈敏度高，但是在測(cè)量范圍具有一定的局限性。由于地下介質(zhì)復(fù)雜， 傳感器需要接收范圍較寬的數(shù)據(jù)。所以只使用加速度傳感器可能會(huì)造成有用信息的流失。 而光電傳感器沒(méi)有這種局限性，可彌補(bǔ)加速度傳感器測(cè)量范圍的不足。但是光電傳感器易 受光源的影響，而光又是無(wú)處不在的，包括紅外光，紫外線光，可見(jiàn)光等。即使對(duì)光電傳感器 進(jìn)行密閉封裝，也難以保證不可見(jiàn)光的干擾。加速度傳感器可以提高整體的抗干擾性能。兩 種傳感器測(cè)量精度高，結(jié)合使用能夠獲得更加精確的結(jié)果。
[0027] 綜上，本發(fā)明實(shí)施方式，檢波器采用兩個(gè)傳感器分別采集兩組震動(dòng)信號(hào)，再轉(zhuǎn)換得 到兩個(gè)對(duì)應(yīng)的速度信息后進(jìn)行整合以得到一個(gè)傳播速度，從而使得檢波器檢測(cè)的精確度 高、檢測(cè)范圍更廣，地震檢波器的適用范圍更廣。
[0028] 請(qǐng)參見(jiàn)圖2,圖2是本發(fā)明基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng) 第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)施例的基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè) 系統(tǒng)包括若干被布置于被觀測(cè)地位置處的排成一直線的等間距的地震檢波器21以及布置 于地面上的地震波激發(fā)器22,所述若干地震檢波器21被布置成一直線后形成地震檢波器組 件，所述地震波激發(fā)器22為兩個(gè)，兩個(gè)地震波激發(fā)器22分別靠近地震檢波器組件的兩個(gè)端 頭位置。即其中一個(gè)地震波激發(fā)器22位于最左側(cè)的一個(gè)地震檢波器21的左側(cè)，另一個(gè)地震 波激發(fā)器22位于最右側(cè)的一個(gè)地震檢波器21的右側(cè)。
[0029] 當(dāng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，使兩個(gè)地震波激發(fā)器22被同時(shí)激發(fā)后同時(shí)發(fā)出地震波，每一個(gè)地 震檢波器21均接收兩個(gè)地震波激發(fā)器22發(fā)出的地震波，其中，每一個(gè)地震檢波器21中的光 電傳感器檢測(cè)兩個(gè)地震波激發(fā)器22被激發(fā)后分別產(chǎn)生的第一震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第一 震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第一電信號(hào)后上傳至上位機(jī)，每一個(gè)地震檢波器21中的加速度傳感 器檢測(cè)兩個(gè)地震波激發(fā)器22被激發(fā)后分別產(chǎn)生的第二震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第二震動(dòng)信 號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第二電信號(hào)后上傳至上位機(jī)。
[0030] 所述上位機(jī)接收到每一地震檢波器21發(fā)送的兩個(gè)第一電信號(hào)及兩個(gè)第二電信號(hào)， 分別從兩個(gè)第一電信號(hào)中獲取第一反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第一反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢 波器的時(shí)間以得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器22的距離， 從而得到距離差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到反射波的第一傳播速度;所述上位機(jī)還分 別從兩個(gè)第二電信號(hào)中獲取第二反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第二反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢波 器的時(shí)間以得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器22的距離，從 而得到距離差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到地震波的第二傳播速度。
[0031] 本實(shí)施例中，所述第一傳播速度和第二傳播速度均通過(guò)以下公式得到： 其中，v為對(duì)應(yīng)反射波的傳播速度，S1為位于其中一端的地震波激發(fā)器被激發(fā)后產(chǎn)生的反射 波在層間傳播路程的一半，S2為位于另一端的地震波激發(fā)器被激發(fā)后產(chǎn)生的反射波在層間 傳播路程的一半，t為兩個(gè)反射波到達(dá)同一個(gè)地震檢波器的時(shí)間差= Η表示反射波的反射點(diǎn)位于地面下的深度(層間深度），X1表示其中一端(例如左端)地震激 發(fā)器至當(dāng)前計(jì)算的地震檢波器的距離的一半，X2表示另一端(例如右端)地震激發(fā)器至當(dāng)前 計(jì)算的地震檢波器的距離的一半。
[0032]
，可得到公式：vt = 2Sl_ 2S2,推導(dǎo)得出：
，而關(guān)于深度與速度的關(guān)系可以通過(guò) 下述方式得到，在第一個(gè)地震檢波器處(其他實(shí)施例中，可在任何一個(gè)地震檢波器處)增設(shè) 一個(gè)地震波激發(fā)器(炮點(diǎn)），在第一個(gè)檢波器出放炮，使得是層間速度，to是該第一 .ci· 個(gè)地震檢波器接收到的反射波的時(shí)間，則將深度公式代入
[0036] 所述上位機(jī)還通過(guò)小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)第一傳播速度和第二傳播速度 進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。
[0037] 具體結(jié)合實(shí)例，假設(shè)地震檢波器為12個(gè)且均勻布置呈一條直線，每一個(gè)檢波器的 下端被置于地面下，上端外露于地面，通過(guò)數(shù)據(jù)總線與上位機(jī)相連。兩個(gè)地震波激發(fā)器同時(shí) 被激發(fā)后，12個(gè)地震檢波器均檢波震動(dòng)信號(hào)，12個(gè)地震檢波器中，每一個(gè)地震檢波器中的每 一個(gè)傳感器均檢測(cè)兩個(gè)震動(dòng)信號(hào)并將兩個(gè)震動(dòng)信號(hào)均轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)(形成一組電信 號(hào)）后發(fā)送至上位機(jī)，因?yàn)椋粋€(gè)地震檢波器需要發(fā)送四個(gè)電信號(hào)（加速度傳感器發(fā)送的兩 個(gè)電信號(hào)為一組，光電傳感器發(fā)送的兩個(gè)電信號(hào)為一組），上位機(jī)將每一個(gè)地震檢波器中光 電傳感器對(duì)應(yīng)的一組電信號(hào)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的兩組速度信號(hào)求時(shí)間差，再求該地震檢 波器與兩個(gè)地震波激發(fā)器的距離得到距離差，據(jù)此求得第一傳播速度，上位機(jī)將同一個(gè)地 震檢波器中的加速度傳感器對(duì)應(yīng)的一組電信號(hào)進(jìn)行處理，得到對(duì)應(yīng)的兩組速度信號(hào)求時(shí)間 差，再求該地震檢波器與兩個(gè)地震波激發(fā)器的距離得到距離差，據(jù)此求得第二傳播速度，然 后融合成一個(gè)傳播速度。
[0038] 本發(fā)明實(shí)施方式，與現(xiàn)有技術(shù)的觀測(cè)系統(tǒng)相比，無(wú)需花費(fèi)過(guò)多時(shí)間去尋找共反射 點(diǎn)，每一個(gè)檢波器中的每一個(gè)傳感器僅需要通過(guò)檢測(cè)到的先后震動(dòng)信號(hào)，計(jì)算兩個(gè)反射波 的先后到達(dá)時(shí)間，然后根據(jù)時(shí)間差和該距離差得到對(duì)應(yīng)的傳播速度，然后將每一個(gè)地震檢 波器對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傳播速度進(jìn)行融合以得到一個(gè)反射波傳播速度。采用這種方式，與多次覆 蓋觀測(cè)系統(tǒng)相比，無(wú)需浪費(fèi)大量的時(shí)間和人力去挪動(dòng)地震檢波器，也無(wú)需計(jì)算共反射點(diǎn)，因 此，降低了工作量，減輕計(jì)算難度。
[0039]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明 說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù) 領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，包括若干被布置于被 觀測(cè)地位置處的排成一直線的等間距的地震檢波器W及布置于地面上的地震波激發(fā)器，所 述地震檢波器與所述上位機(jī)通訊連接，其特征在于:每一個(gè)地震檢波器包括光電傳感器W 及加速度傳感器，所述光電傳感器W及加速度傳感器同時(shí)采集所述地震波激發(fā)器被激發(fā)后 所產(chǎn)生的地震波的震動(dòng)信號(hào)，并將所述地震波的震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電信號(hào)后發(fā)送至上 位機(jī)，所述上位機(jī)接收到兩組電信號(hào)后，從兩組電信號(hào)中分別獲取對(duì)應(yīng)的反射波信息，根據(jù) 所述反射波信息得到對(duì)應(yīng)的速度信息，并采用小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)組個(gè)速度信息 進(jìn)行融合處理，從而得到一組速度信息。2. 如權(quán)利要求1所述的基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于:在每一個(gè)檢測(cè)器內(nèi)均設(shè)有一個(gè)多傳感器接口適配器，所述加速度傳感器和光電傳 感器的輸出端與所述多傳感器接口適配器的輸入端連接，所述多傳感器接口適配器的輸出 端通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述上位機(jī)連接。3. 如權(quán)利要求2所述的基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于:所述地震檢波器被等間距地布置于被觀測(cè)地位置處的排成一直線W形成所述地震 檢波器組件，所述地震波激發(fā)器為兩個(gè)，兩個(gè)地震波激發(fā)器分別靠近地震檢波器組件的兩 個(gè)端頭位置； 當(dāng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，使兩個(gè)地震波激發(fā)器同時(shí)發(fā)出地震波，每一個(gè)地震檢波器均接收兩個(gè) 地震波激發(fā)器發(fā)出的地震波，其中，每一個(gè)地震檢波器中的光電傳感器檢測(cè)兩個(gè)地震波激 發(fā)器被激發(fā)后分別產(chǎn)生的第一震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第一震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第一電 信號(hào)后上傳至上位機(jī)，每一個(gè)地震檢波器中的加速度傳感器檢測(cè)兩個(gè)地震波激發(fā)器被激發(fā) 后分別產(chǎn)生的第二震動(dòng)信號(hào)，并分別將兩個(gè)第二震動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的第二電信號(hào)后上傳 至上位機(jī)； 所述上位機(jī)接收到每一地震檢波器發(fā)送的兩個(gè)第一電信號(hào)及兩個(gè)第二電信號(hào)，分別從 兩個(gè)第一電信號(hào)中獲取第一反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第一反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢波器的 時(shí)間W得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器的距離，從而得到 距離差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到反射波的第一傳播速度;所述上位機(jī)還分別從兩個(gè) 第二電信號(hào)中獲取第二反射波信息，計(jì)算兩個(gè)第二反射波先后到達(dá)對(duì)應(yīng)地震檢波器的時(shí)間 W得到時(shí)間差，然后確定該對(duì)應(yīng)地震檢波器與每一個(gè)地震波激發(fā)器的距離，從而得到距離 差，根據(jù)距離差與時(shí)間差計(jì)算得到地震波的第二傳播速度； 所述上位機(jī)還通過(guò)小波變化和卡爾曼濾波算法對(duì)第一傳播速度和第二傳播速度進(jìn)行 融合處理，從而得到一組速度信息。4. 如權(quán)利要求3所述的基于光電傳感器和加速度傳感器的反射波速度觀測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一傳播速度和第二傳播速度均通過(guò)W下公式得到： 其中，V為對(duì)應(yīng)反射波的傳播速度，S1為位于其中一端的地震波激發(fā)器被激 發(fā)后產(chǎn)生的反射波在層間傳播路程的一半，S2為位于另一端的地震波激發(fā)器被激發(fā)后產(chǎn)生 的反射波在層間傳播路程的一半，t為兩個(gè)反射波到達(dá)同一個(gè)地震檢波器的時(shí)間差。
【文檔編號(hào)】G01V1/00GK106094009SQ201610368272
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】柴賀軍, 黃河, 唐勝傳, 閻宗嶺, 賈學(xué)明, 張小松, 李聰, 吳青晨, 甘平
【申請(qǐng)人】招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司