微動探測原理及儀器介紹

目錄

微動探測原理及儀器介紹

1、微動探測原理

1.1 基本理論

1.2 微動探測數據處理方法

1.3 微動探測常用臺陣布設方式介紹

2、探測儀器介紹

2.1 SmartSolo（深圳面元智能科技有限公司）

2.2?WLU-3C無線節點勘探系統（湖南奧成科技有限公司）

2.3 WD智能微動勘探儀（北京市水電物探研究所）

2.4 國為GN309 遠程實時智能微動系統（合肥國為電子有限公司）

2.5?EPS便攜式數字地震儀（重慶地質儀器廠）

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1、微動探測原理

1.1 基本理論

微動是由體波和面波組成，其中微動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別是在不均勻的介質中傳播時面波會發生頻散，而體波不存在頻散現象，因此面波是微動探測的主要對象。

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

在時間和空間上，微動信號具有以下特性：高度變化、無規律性、無重復性等，有研究發現全世界各處記錄的微動信號都有相似的頻譜形態。因此在一定時空范圍內，微動信號是滿足統計穩定性的。

圓形臺陣觀測系統現場布設示意圖

1.2 微動探測數據處理方法

微動探測就是以此理論為基礎，從圓形臺陣采集的地面微動信號中通過數據處理算法（如空間自相關法）提取出面波（瑞利波）頻散曲線，經反演獲取臺陣下方S波速的地球物理探測方法。

這一方法在國外、特別是在日本已廣泛應用于盆地結構調查、 工程地質勘察、場地穩定性評價等多個領域。

標題

微動勘探的數據處理方法多種多樣，當今實際應用最常用的提取頻散曲線方法主要有以下幾種：

頻率-波數法（需要大量的地震臺站，臺站數量與數據處理結果精度正相關，處理需要的臺陣數比空間自相關法要求的多，現場布陣更加靈活）

空間自相關法（理論上要求圓形臺陣布設，城市工勘中通常采用嵌套三角形，對現場布設條件要求較為嚴格）

折射微動法

具體數據處理原理可參考：城市地下空間勘探中的微動技術研究

1.3 微動探測常用臺陣布設方式介紹

這里主要介紹城市工勘中常用的嵌套三角形臺陣布設方式

1.3.1 單點探測布設方式

布設時需注意：圓心處布設1臺檢波器，圓周上至少布設3臺數據采集器。 在利用空間自相關法法時，圓形觀測臺陣的半徑稱為觀測半徑R，最大探測深度H與觀測半徑R之間通常存在以下關系：H=(3~5)R。

單點探測臺陣布設方式

1.3.2 剖面探測布設方式

等間距臺陣布設方式

2、探測儀器介紹

檢波器用于采集微動信號，作為振動信號接收和采集的最前端設備，在微動探測中有著重要的作用，其性能的好壞直接影微動信號記錄質量和資料處理與解釋的成果。

檢波器性能評價主要關注以下幾個參數指標：

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，探測深度越深，相應的分辨率就下降了）

采樣頻率

AD轉換（24位或32位，對于微動探測無需過高的采樣率，通過24位即可滿足要求）

動態范圍

靈敏度（靈敏度越高，檢波器輸出的電壓越高，相當于更能接收到微弱的振動信號）

集成度和便攜性（決定現場施工布設的效率）

是否支持無線實時傳輸數據（決定能否現場對數據進行質量評價，否則容易造成返工）

是否支持數據實時處理（決定能否現場對數據進行處理）

隨著近幾年工程勘察需求的增加，很多儀器廠商陸續研制了針對微動探測的地震檢波器，下面將對一些主流的微動儀器提供廠商進行介紹，各家廠商儀器參數可參照公司官網的產品介紹資料。

2.1 SmartSolo（深圳面元智能科技有限公司）

SmartSolo 系統提供了一套完整的智能地震傳 感器從部署到采集再到數據回收和處理的解決方案。該系統系列產品適用于石 油勘探，煤炭勘探，反射，折射，面波，微動，微震等領域。IGU-16 具有輕便、可靠、智能和低成本的特點，為當今勘探項目施工帶來了成本變革。并且代表著將來大道數，高密度勘探節點儀器的發展方向。相比上一代的節點系 統，SmartSolo 除了具有無大線傳輸，無電臺傳輸，工作時間長達 50 天等特點外。SmartSolo 系統采集單元 IGU-16 采用了模塊化及無任何外部連接器的設計 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，后期維護更加便捷。

2.2?WLU-3C無線節點勘探系統（湖南奧成科技有限公司）

WLU-3C無線節點儀集檢波器、數字化采集、存儲器、無線傳輸、電源于一體的單點地震儀，主要功能包括在線管理、在線監測、炮集采集（觸發式）、實時監測采集（頻散實時分析顯示）、本地存儲采集（盲采）、觸發GPS時間記錄。

2.3 WD智能微動勘探儀（北京市水電物探研究所）

ＷＤ 智能天然源面波數據采集處理系統，改變了迄今為止現場儀器只采集天然微振動波形記錄的現狀。 該系統利用大數據計算、篩選、疊加、歸一化等技術，創先性研制出現場儀器在采集微震信號的同時，可直接顯示勘探成果的面波頻散曲線；信號采集過程中，無需震源，無需人工控制；裝置系統安置在地面，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。 在不同巖性地區的試驗結果證實，該系統能快速、準確地進行地層劃分，操作便捷，適應性強，為天然源面波勘探廣泛應用于工程勘查提供了技術保障。

2.4 國為GN309 遠程實時智能微動系統（合肥國為電子有限公司）

“國為”GN209 遠程實時智能微動系統,無纜節點采集站，無需人工震源，基于 4G 遠程實時數據傳輸、實時監控、實時智能評價和配置參數，作業效率高，勘探深度大。廣泛適用于無 需人工震源的城市地下空間、地熱油氣煤炭資源、溶洞采空區、礦產資源，以及各種淺層或深層工程地質勘查探測。

2.5?EPS便攜式數字地震儀（重慶地質儀器廠）

EPS 便攜式微功耗寬頻帶地震儀是一種寬頻帶、低價格、微功耗地震 儀。無需鎖擺，無需調整擺體位置，傳遞函數十分穩定，體積小、安裝使 用方便，功耗小于 300mW 的數字地震儀。內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工作 20 天以上。它可以實現定 時開機采集、采集結束定時關機；也可連續采集；采用 USB、RS232、 Bluetooth 等多種交互工作方式；數據自動本地存儲；具有北斗+GPS 授時、 地理位置定位等特點。非常適合進行無人值守的長時間定時檢測和野外寬 頻帶地震觀測、天然微動面波探查。其高頻達到 200Hz 以上，可以滿足人工地震測深以及瞬態面波勘探的需求。

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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