专利名称：用于标定工程地震仪测时精度的标定装置及标定方法
技术领域：
本发明涉及标定装置及标定方法，特别是用于标定工程地震仪测时精度的标定装置及标定方法。
背景技术：
目前，在实施的《水利水电工程物探规程》SL326—2005、《水电水利工程物探规程》 DL/T5010—2005、《城市工程地球物理探测规范》CJJ7—2007和《电力工程物探技术规程》 DL/T5159-2002等相应规程对工程地震仪器的标定重点是判断地震仪器各道一致性，并规定各道之间的相位差应小于1. 5ms、各道之间的振幅差应小于15%，并对检波器一致性、触发开关精度提出了相应的要求。由于工程地震勘探和岩土体地震波测试其偏移距小至lm-aii，大到数十米，甚至几百米，因此上述相关规程规定的工程地震仪器标定方法和要求，不能满足小偏移距下测试地震波参数精度的要求。例如实施岩体地震波测试，假设触发开关无延时，地震仪器相邻各道之间相位差为0. ans，则第六道与第一道地震波最大相位差为1. 0ms，符合相位差应小于1. 5ms的要求。又设岩体地震波测试测段长6m，偏移距lm，道间距lm，布置6道检波器，按中等岩体波速4500m/s考虑，锤击点距离第6个检波器为6m，计算可知第6个检波器接收到地震波的时间应为1. 33ms。现因各道之间最大相位差为0. 2ms,则第6道实际接收到地震波的时间为2. 53ms, 实测岩体地震波速度为2370m/s，相对误差为47%。显然，难以满足工程需要。所以现有技术的规程规范的方法不能满足标定工程地震仪测时精度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于标定工程地震仪测时精度的标定装置及标定方法，以期保证工程地震波勘探的质量。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，包括多个检波器支架、一个震源支架、安放在多个检波器支架上的多只检波器、安放在震源支架上的激发声波的铁板、铁锤、使多个检波器并联的多芯电缆，铁锤和多芯电缆连接在待标定的地震仪上，安放在多个检波器支架上的多只检波器及安放在震源支架上的铁板位于同一高度、同一方向的直线上，铁板平面垂直于检波器排列方向。所述检波器支架包括底座、垂直于底座的竖直支架、插在支架上部的可调高度的刻度尺、位于刻度尺上部的水平吊臂和固定在水平吊臂上的安装检波器的安装架。所述安装检波器的安装架为开口冲外的C型套环。所述震源支架包括底座、垂直于底座的竖直支架、插在支架上部的可调高度的刻度尺、位于刻度尺上部的水平吊臂，所述铁板为圆形或方形，安装在水平吊臂上。所述检波器支架的个数与待标定的地震仪的道数相同。
所述检波器支架的个数为6，12，24，48或96个。所述两个相邻检波器支架之间的距离为0. 3nTl. 0m，震源支架上铁板中心点距离相邻的检波器之间的距离也为0. 3nTl. Om。所述两个相邻检波器支架之间的距离为0. 5m震源支架上铁板中心点距离相邻的检波器之间的距离为0. 5m。一种工程地震仪测时精度的标定方法，包括以下步骤
(1)将η只检波器分别安置在η个检波器支架的安装架内；
(2)调节检波器支架，使η只检波器在同一高度上，且其最低高度应保证空气直达波为首波；
(3)按等间距L摆放检波器支架，并使η只检波器在同一直线上且方向一致；
(4)在震源支架上吊一铁板，铁板平面垂直于检波器排列方向，铁板中心点距离相邻检波器间距也为L，并与上述η只检波器保持在同一直线；
(5)将与η只检波器并联的多芯电缆和铁锤连接在待标定的地震仪上，用铁锤沿着检波器排列的方向垂直敲击铁板的中心，激发声波，读取各检波器声波旅行时间tKt2、t3、……、tn，同时测量空气的温度T，精度至0. 5
(6)计算判断标定结果
a.空气声波速度测量值
以测距s为纵坐标、以各检波器声波旅行时间t为横坐标，绘制“时间一测距”曲线，或用统计方法求出s与t之间的回归直线方程
g — 3 t~ bt
式中a、b为待求的回归系数；
时距曲线的斜率或回归系数b即为空气声波速度测量值V1 ；
b.空气声波速度计算值空气声波速度按下式计算
式中I是空气声波速度计算值，m/s ；T是空气的温度，°C ； c.空气声波速度的误差
空气声波速度测量值"^与空气声波速度计算值1/2之间的相对误差δ按下式计算
计算的δ不大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的满足要求，计算的δ大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的不满足要求。所述检波器支架的个数η与待标定的地震仪的道数相同，间距L为0. 3nTl. 0m。本发明的有益效果是本发明的标定装置能够确保声波激发条件、接收条件的一致性，进而保证工程地震仪测时精度的标定，提高工程地震勘探、工程岩土体地震波参数测试的精度，为工程设计、工程基础质量验收提供重要的基础参数。
图1是本发明的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置标定时的结构示意图。图2是本发明的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置的检波器支架示意图。图3是本发明的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置的震源支架示意图。图4是本发明的标定工程地震仪测时精度的标定曲线。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明
如图1所示，本发明的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，包括6只检波器支架 1、1个震源支架2、安放在6个检波器支架1上的6只检波器4、安放在震源支架2上的发出声波的铁板8、铁锤5、使6只检波器4并联的多芯电缆，铁锤5和多芯电缆6连接在待标定的地震仪3上，安放在6个检波器支架1上的6只检波器4及安放在震源支架2上的铁板 8位于同一高度、同一方向的直线上，铁板6平面垂直于检波器4排列方向。如图2所示，所述检波器支架1包括底座11、垂直于底座的竖直支架12、插在支架 12上部的可调高度的刻度尺9、位于刻度尺9上部的水平吊臂13和固定在水平吊臂13上的安装检波器4的安装架7。本实例中所述安装检波器4的安装架7为开口冲外的C型套环。如图3所示，所述震源支架2包括底座21、垂直于底座的竖直支架22、插在支架22 上部的可调高度的刻度尺四、位于刻度尺四上部的水平吊臂23，所述铁板8为圆形，安装在水平吊臂23上。本实例中，待标定的地震仪3为6道，所以需要6个检波器支架1和6只检波器4， 也就是说，所述检波器支架1的个数与待标定的地震仪3的道数相同，通常检波器支架1的个数为6，12，24，48或96个。两个相邻检波器支架1之间的距离为0. 3nTl. Om,优选为0. 5m,震源支架⑵上铁板中心点距离相邻的检波器之间的距离也为0. 3nTl. Om,也优选0. 5m。一种工程地震仪测时精度的标定方法，包括以下步骤
(1)将η只检波器分别安置在η个检波器支架的安装架内；
(2)调节检波器支架，使η只检波器在同一高度上，且其最低高度应保证空气直达波为首波；
(3)按等间距L摆放检波器支架，并使η只检波器在同一直线上且方向一致；
(4)在震源支架上吊一铁板，铁板平面垂直于检波器排列方向，铁板中心点距离相邻检波器间距也为L，并与上述η只检波器保持在同一直线；
(5)将与η个检波器并联的多芯电缆和铁锤连接在待标定的地震仪上，用铁锤沿着检波器排列的方向垂直敲击铁板的中心，激发声波，读取各检波器声波旅行时间ti、t2、t3、……、 tn，同时测量空气的温度T，精度至0.5 c5C ；
(6)计算判断标定结果
a.空气声波速度测量值
以测距s为纵坐标、以各检波器声波旅行时间t为横坐标，绘制“时间一测距”曲线，或用统计方法求出s与t之间的回归直线方程
式中a、b为待求的回归系数；
时距曲线的斜率或回归系数b即为空气声波速度测量值V1 ；
b.空气声波速度计算值空气声波速度按下式计算
式中V2是空气声波速度计算值，m/s ；T是空气的温度，°C ； c.空气声波速度的误差
空气声波速度测量值\与空气声波速度计算值V2之间的相对误差δ按下式计算
计算的δ不大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的满足要求，计算的δ大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的不满足要求。所述检波器支架的个数η与待标定的地震仪的道数相同，间距L为0. 3nTl. 0m。下面以标定6道地震仪为例对上述装置的标定方法进行详细说明
①将6只检波器4分别安置在6个检波器支架装置C型环7内；
②调节检波器支架刻度尺9)使6只检波器4在同一高度上，且其最低高度应保证空气直达波为首波；
③按0.5m等间距摆放检波器支架1，并使6只检波器4在同一直线上且方向一致；
④在震源支架5上吊一圆形铁板8，铁板平面垂直于检波器排列方向，铁板中心点距离第一只检波器0. 5m，并与上述6只检波器保持在同一直线；
⑤用小铁锤沿着检波器排列的方向垂直敲击铁板的中心，激发声波；
⑥读取各检波器声波旅行时间t^l.43、t2=2. 89、t3=4. 32、t4=5. 76、t5=7. 27、
t6=8. 68ms,同时测量空气的温度T=22. 0 0C。(1)空气声波速度测量值以测距s为纵坐标、以各检波器声波旅行时间t为横坐标，绘制“时间一测距”曲线，时距曲线的斜率即为空气声波速度测量值Vl。见图4 “标定曲线”。或用统计方法求出s与t之间的回归直线方程
权利要求
1.一种用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，包括多个检波器支架 ⑴、一个震源支架⑵、安放在多个检波器支架⑴上的多只检波器⑷、安放在震源支架⑵上的激发声波的铁板⑶、铁锤(5)、使多只检波器(4)并联的多芯电缆(6)，铁锤⑶和多芯电缆(6)连接在待标定的地震仪(3)上，安放在多个检波器支架⑴上的多只检波器⑷及安放在震源支架⑵上的铁板⑶位于同一高度、同一方向的直线上，铁板(6)平面垂直于检波器(4)的排列方向。
2.根据权利要求1所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述检波器支架⑴包括底座(11 )、垂直于底座的竖直支架(12)、插在支架(12)上部的可调高度的刻度尺⑶、位于刻度尺⑶上部的水平吊臂(13)和固定在水平吊臂(13)上的安装检波器⑷的安装架(7)。
3.根据权利要求2所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述安装检波器⑷的安装架(7 )为开口冲外的C型套环。
4.根据权利要求1所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述震源支架⑵包括底座(21)、垂直于底座的竖直支架(22)、插在支架(22)上部的可调高度的刻度尺(29)、位于刻度尺(29)上部的水平吊臂(23)，所述铁板⑶为圆形或方形，安装在水平吊臂(23)上。
5.根据权利要求1所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述检波器支架⑴的个数与待标定的地震仪(3 )的道数相同。
6.根据权利要求5所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述检波器支架⑴的个数为6，12，24，48或96个。
7.根据权利要求1所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述两个相邻检波器支架⑴之间的距离为0. 3nTl. 0m，震源支架⑵上铁板中心点距离相邻的检波器之间的距离也为0. 3nTl. Om。
8.根据权利要求7所述的用于标定工程地震仪测时精度的标定装置，其特征在于，所述两个相邻检波器支架⑴之间的距离为0. 5m，震源支架⑵上铁板中心点距离相邻的检波器之间的距离为0.5米。
9.一种工程地震仪测时精度的标定方法，包括以下步骤(1)将η只检波器分别安置在η个检波器支架的安装架内；(2)调节检波器支架，使η只检波器在同一高度上，且其最低高度应保证空气直达波为首波；(3)按等间距L摆放检波器支架，并使η只检波器在同一直线上且方向一致；(4)在震源支架上吊一铁板，铁板平面垂直于检波器排列方向，铁板中心点距离相邻检波器间距也为L，并与上述η只检波器保持在同一直线；(5)将与η个检波器并联的多芯电缆和铁锤连接在待标定的地震仪上，用铁锤沿着检波器排列的方向垂直敲击铁板的中心，激发声波，读取各检波器声波旅行时间tKt2、t3、……、tn，同时测量空气的温度T，精度至0. 5(6)计算判断标定结果a.空气声波速度测量值以测距s为纵坐标、以各检波器声波旅行时间t为横坐标，绘制“时间一测距”曲线，或用统计方法求出s与t之间的回归直线方程式中a、b为待求的回归系数；时距曲线的斜率或回归系数b即为空气声波速度测量值V1 ；b.空气声波速度计算值空气声波速度按下式计算V2 = 331,4(1 ^ 0.00367T)1/2式中V2是空气声波速度计算值，m/s ；T是空气的温度，。e ；c.空气声波速度的误差空气声波速度测量值％与空气声波速度计算值￥；之间的相对误差S按下式计算计算的S不大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的满足要求，计算的5大于士0. 5%，为标定的工程地震仪测时精度的不满足要求。
10.根据权利要求9所述的工程地震仪测时精度的标定方法，其特征在于，所述检波器支架的个数η与待标定的地震仪的道数相同，间距L为0. 3nTl. 0m。
全文摘要
本发明公开了一种用于标定工程地震仪测时精度的标定装置及标定方法，包括多个检波器支架、一个震源支架、安放在多个检波器支架上的多只检波器、安放在震源支架上的激发声波的铁板、铁锤、使多只检波器并联的多芯电缆，铁锤和多芯电缆连接在待标定的地震仪上，安放在多个检波器支架上的多只检波器及安放在震源支架上的铁板位于同一高度、同一方向的直线上，铁板平面垂直于检波器排列方向。本发明的标定装置能够确保声波激发条件、接收条件的一致性，进而保证工程地震仪测时精度的标定。
文档编号G01V13/00GK102298165SQ201110128670
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者王孝起, 王清玉, 赵楠, 魏树满 申请人:中水北方勘测设计研究有限责任公司