检波器和检波方法及地震勘探仪器与流程

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种检波器和检波方法及地震勘探仪器。

背景技术：

地质勘探是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。2015年10月21日，国土资源部发布《中国矿产资源报告(2015)》显示，2014年中国地质勘查投入1145亿元。截至2014年年底，1∶5万区域地质调查和1∶25万区域地质修测面积分别占陆域国土面积的31.7％和61.7％。首次实现中国管辖海域1∶100万区域地质调查全覆盖。可见，地质勘探是国土资源管理的重要组成部分，也是地区资源能源开发的首要工作。

地质勘探中应用最广泛、发展最快、效果最好的是物理勘探，简称“物探”，是以各种岩石和矿石的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异为研究基础，用不同的物理方法和物探仪器，通过分析、研究获得的物探资料，推断、解释地质构造和矿产分布情况。主要的物探方法有地震勘探、磁法勘探、电法勘探和放射性勘探等。

其中，地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油、天然气资源、固体资源地质找矿的重要手段，在煤田和工程地质勘查、区域地质研究和地壳研究等方面，也得到广泛应用。

地震勘探通常采用地震勘探仪器进行勘探。地震勘探仪器由检波器、放大系统、记录系统3部分组成。其中，检波器可直接拾取地震振动﹐并将振动转换成能为仪器记录的能量形式。

然而现有的检波器大部分为不可相对运动的整体，需要人工固定进工作位置，且易受工作区地形地貌和地表构造影响，具体如下：

1、目前的检波器大多数为相对固定的整体，供电线和数据传输线也固定连接在检波器上，对于某些工作区域的特殊、复杂工况无法开展施工和勘探；

2、检波器工作时需要下部与地表土壤充分接触，才能有效检出波动信号，最大程度接收所有的波动能量；但目前的检波器由于下部为较粗的圆柱体，头部为高度较低的圆锥形，很难一次性插入表土，插入地表土后也很容易表土松弛而产生无法正常工作或检测效率低等问题；

3、对于冻土、较坚硬的地表土或其他类似工作区，检波器的安放、以及检波器与地表土的充分接触往往有很大难度、受到很大限制。需借助其他工具如铲子、钳子提前挖出工作区域，但又容易产生检波器不能很好的与原始地质条件相耦合接触。

因此，对于检测效率高、且便于安置到地表土等工作区中的检波器的研发和使用是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供检波器和检波方法及地震勘探仪器，以解决现有技术中存在的检波器检测效率低、不容易安置到工作区中的技术问题。

本发明提供的检波器，包括动力装置、检波元件和检波头；所述检波头包括相对应的首端和尾端；

所述动力装置的输出轴驱动连接所述检波头的首端，以使所述检波头绕自身的轴线转动；所述检波元件外套在所述动力装置的输出轴上，用于检测所述检波头的波动信号；

所述检波头的表面设置有凹槽，所述凹槽沿所述检波头的轴线呈螺旋线，并在所述检波头的尾端开口。

进一步地，所述动力装置包括电动机和连接器；所述连接器的一端固定连接所述检波头的首端，另一端固定外套有所述检波元件；

所述电动机的输出轴驱动连接所述连接器，以使所述检波头随所述连接器绕所述检波头的轴线转动。

进一步地，沿所述连接器的轴向，所述连接器包括第一连接部和第二连接部；所述第一连接部的截面面积小于所述第二连接部的截面面积；

所述检波元件固定外套在所述第一连接部的外圆周；

所述检波头固定插接在所述第二连接部的凹槽内。

进一步地，所述动力装置外套有壳体；所述检波元件设置在所述壳体内；所述连接器穿过所述壳体与所述检波头固定连接。

进一步地，所述壳体内设置有检波导电结构；

所述检波导电结构包括导电片和设置在所述检波元件外圆周的导电环；所述导电环与所述检波元件电连接；

所述导电片的一端与所述壳体固定设置，另一端与所述导电环抵接；

所述导电片为弹性件，且所述导电片具有抵接所述导电环的趋势。

进一步地，所述壳体外对称设置有手持柄；

一个或者两个所述手持柄的端面设置有与所述导电片电连接的第一数据线接口，和/或，所述壳体设置有与所述导电片电连接的第二数据线接口。

进一步地，所述检波头呈圆柱形；所述检波头的尾端具有倒角且所述倒角的半径不小于所述检波头的尾端端面的直径的一半，或者所述检波头的尾端呈尖端；

或者，所述检波头呈圆锥形，且所述圆锥形的大截面端为所述检波头的首端。

进一步地，所述检波头呈钻头形。

本发明提供的使用所述的检波器的检波方法，包括如下步骤：

确定对应于地质勘探位置的地面位置；

在所述地面位置，动力装置驱动检波头转动进入地表土内；

所述检波头到达预设工作位置后，所述动力装置停止驱动；

所述检波元件完全静止后，进行检波工作。

本发明提供的地震勘探仪器包括所述的检波器。

本发明提供的检波器和检波方法及地震勘探仪器，包括动力装置、检波元件和检波头；通过在检波头的表面设置凹槽，令凹槽沿检波头的轴线呈螺旋线，并在检波头的尾端开口，以使动力装置驱动检波头绕检波头的轴线转动时，检波头可以转动进入地表土内到达预设的工作位置，提高了检波器安置到地表土等工作区的便捷性能，避免了现有技术中需要将检波器安放在借助铲子、钳子等工具提前挖出的工作区域内，提高了检测效率。同时，检波头转动进入地表土内到达预设工作位置过程中，提高了检波头与地表土的紧密接触性能，提高了检波器与原始地质条件相耦合接触的性能，进而提高了检波元件检测检波头的波动信号的有效性，也即提高了检波器检测的有效性，以提高地质勘探获得的数据的有效性；采用凹槽的设计在一定程度上增大了检波头与土壤的接触面积，进一步提高了检波器与原始地质条件相耦合接触的性能，进而进一步提高检波器检测的有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的检波器的立体图；

图2为本发明实施例一提供的检波器的主视图；

图3为图2所示的检波器的左视图；

图4为图3所示的检波器的A-A向剖视图；

图5为图4所示的检波器的B区放大立体示意图；

图6为图5所示的检波器的C区放大示意图；

图7为本发明实施例一提供的检波器的爆炸图。

图标：1-动力装置；11-电动机；12-连接器；2-检波元件；3-检波头；31-凹槽；4-壳体；41-拆装盖板；42-底壳；5-检波导电结构；51-导电片；52-导电环；6-手持柄；7-第一数据线接口；71-第二数据线接口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1-图7所示，本实施例提供了一种检波器；图1为本实施例提供的检波器的立体图；图2为本实施例提供的检波器的主视图；图3为图2所示的检波器的左视图；图4为图3所示的检波器的A-A向剖视图；图5为图4所示的检波器的B区放大立体示意图，图中未显示电动机；图6为图5所示的检波器的C区放大示意图；图7为本实施例提供的检波器的爆炸图。

参见图1-图7所示，本实施例提供的检波器，包括动力装置1、检波元件2和检波头3；检波头3包括相对应的首端和尾端；

动力装置1的输出轴驱动连接检波头3的首端，以使检波头3绕自身的轴线转动，也即动力装置1驱动检波头3绕检波头3的轴线转动；检波元件2外套在动力装置1的输出轴上，用于检测检波头3的波动信号；

检波头3的表面设置有凹槽31，凹槽31沿检波头3的轴线呈螺旋线，并在检波头3的尾端开口。

本实施例中所述检波器，包括动力装置1、检波元件2和检波头3；通过在检波头3的表面设置凹槽31，令凹槽31沿检波头3的轴线呈螺旋线，并在检波头3的尾端开口，以使动力装置1驱动检波头3绕检波头3的轴线转动时，检波头3可以转动进入地表土内到达预设的工作位置，提高了检波器安置到地表土等工作区的便捷性能，避免了现有技术中需要将检波器安放在借助铲子、钳子等工具提前挖出的工作区域内，提高了检测效率。同时，检波头3转动进入地表土内到达预设工作位置过程中，提高了检波头3与地表土的紧密接触性能，提高了检波器与原始地质条件相耦合接触的性能，进而提高了检波元件2检测检波头3的波动信号的有效性，也即提高了检波器检测的有效性，以提高地质勘探获得的数据的有效性；采用凹槽31的设计在一定程度上增大了检波头3与土壤的接触面积，进一步提高了检波器与原始地质条件相耦合接触的性能，进而进一步提高检波器检测的有效性。

目前，地震勘探仪器研发也进入快车道；各种可控震源、单分量/多分量检波器和数据处理、分析软件层出不穷。目前的研究和开发主要集中于仪器的精密度和电子元件，对于仪器的可操作性和便携性没有引起足够的重视和研究，市面上也没有出现过较为方便安装于工区和便于接线布置的检波器。例如，在高原冻土地区或白昼温差较大导致表土性质不稳定的地质勘探单元内，往往及其容易出现检波器无法放置到表土内，或借助其他工具，如铲子、钳子处理后安装检波器，但这样会造成检波器与表土接触不充分，引起检波效果不佳甚至检波点失效等问题，且存在检波器连接线不易铺排回收且受周围环境限制等多种问题。而本实施例所述检波器便于安置到地表土等工作区中，兼及便携性和可操作性，可以在大型矿产资源勘探、油田勘察及大规模基建区大量推广，在一定程度上能够节约人力和物力。

本实施例的可选方案中，动力装置1包括电动机11和连接器12；连接器12的一端固定连接检波头3的首端，另一端固定外套有检波元件2；通过连接器12以便于将检波头3、检波元件2更好地固定在电动机11的输出端，还便于检修、更换检波头3和检波元件2。可选地，连接器12的轴线、检波头3的轴线和检波元件2的轴线共线，以提高检波器在转动工作时的稳定性。

电动机11的输出轴驱动连接连接器12，以使检波头3随连接器12绕检波头3的轴线转动，以使检波元件2随连接器12绕检波头3的轴线转动。也即检波元件2、连接器12和检波头3固定为一个整体，电动机11驱动这个整体转动。

可选地，电动机11的输出轴通过减速装置(属于现有技术，图中未显示)驱动连接连接器12，以便于在冻土、较坚硬的地表土或其他类似工作区，检波头3可以采用较小的转速钻入地表土等工作区，从而可以保护检波头3。

进一步地，沿连接器12的轴向，连接器12包括第一连接部(图中未标注)和第二连接部(图中未标注)；第一连接部的截面面积小于第二连接部的截面面积；也即连接器12呈阶梯型；可选地，连接器12呈一体成型的阶梯型；连接器12为阶梯型圆柱或者类似于阶梯型圆柱。

检波元件2固定外套在第一连接部的外圆周；

检波头3固定插接在第二连接部的凹槽31内，也即检波头3的首端固定插接在第二连接部的凹槽31内。

本实施例的可选方案中，动力装置1外套有壳体4；检波元件2设置在壳体4内；连接器12穿过壳体4与检波头3固定连接。通过壳体4，以将动力装置1、检波元件2和连接器12等连接固定成一个集成模块；便于保护动力装置1、检波元件2和连接器12。

可选地，壳体4包括拆装盖板41和底壳42，拆装盖板41可拆装的盖合在底壳42上；例如，拆装盖板41通过螺丝可拆装的盖合在底壳42上。底壳42的内腔固定设置有动力装置1和检波元件2，连接器12穿过底壳42与检波头3固定连接。通过拆装盖板41，以便于检修、更换动力装置1和检波元件2等零部件。

本实施例的可选方案中，壳体4内设置有检波导电结构5；通过检波导电结构5以电连接检波元件2，以供电于检波元件2和传输检波元件2的数据。

由于检波元件2与连接器12固定连接，且检波元件2随连接器12绕检波头3的轴线转动；为了保障检波元件2的供电性能和数据传播性能，可选地，令检波导电结构5包括导电片51和设置在检波元件2外圆周的导电环52，其中，导电环52与检波元件2电连接；导电片51的一端与壳体4固定设置，另一端与导电环52抵接；导电片51为弹性件；且导电片51具有抵接导电环52的趋势，以确保导电片51与导电环52始终能够电连接，进而确保导电片51与检波元件2电连接。即，导电环52随检波元件2绕检波头3的轴线转动，具有弹性的导电片51在自身弹性势能的驱使下始终抵接导电环52。可选地，导电片51与导电环52均采用导电性能优良的导电材质，例如可以为铜、银、铜镀银等。

需要说明的是，导电环52的数量与检波元件2的电源供电线、数据线的个数相应，且多个导电环52之间间隔设置。例如，检波元件2的电源供电线为一个正极线和一个负极线，数据线的个数两个，则导电环52的数量为4个。导电片51的数量与导电环52的数量相应。

本实施例的可选方案中，壳体4外对称设置有手持柄6；以便于动力装置1驱动检波头3转动时，使用者能够通过手持柄6更好地把持检波器。可选地，手持柄6外套有柄套；进一步地，柄套采用硅胶、橡胶或者塑料材质。

一个或者两个手持柄6的端面设置有与导电片51电连接的第一数据线接口7，以使第一数据线接口7通过导电片51与检波元件2电连接，以能够通过第一数据线接口7供电于检波元件2、以及传输检波元件2的数据信息；和/或，壳体4设置有与导电片51电连接的第二数据线接口71，以使第二数据线接口71通过导电片51与检波元件2电连接，以能够通过第二数据线接口71供电于检波元件2、以及传输检波元件2的数据信息。

具体而言，一个或者两个手持柄6的端面设置有与导电片51电连接的第一数据线接口7，或者壳体4设置有与导电片51电连接的第二数据线接口71，或者一个或者两个手持柄6的端面设置有与导电片51电连接的第一数据线接口7，以及壳体4设置有与导电片51电连接的第二数据线接口71。优选地，两个手持柄6的端面设置有与导电片51电连接的第一数据线接口7，以及壳体4设置有与导电片51电连接的第二数据线接口71，以便于方便拆装和运移；传统的检波器大多数是将供电/数据线直接设计成一体式，这对检波器的运移、安装和拆收都造成了较大不便，通过对原有的两线式检波器进行改进，在手持柄6的端面、壳体4均设置有数据线接口，极大方便了施工，也便于检波器的移动和更换。

可选地，连接导电片51和第一数据线接口7的导线设置在手持柄6内部。

可选地，壳体4固设有电源和存储器；电源和存储器分别与导电片51电连接，通过电源供电于检波元件2，通过存储器存储检波元件2检测的数据信息。可选地，电源与动力装置1电连接，也可以说电源与电动机11电连接。可选地，电源为高能镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、免维护铅酸电池、铅布电池、锂离子电池或锂聚合物电池等。

本实施例的可选方案中，检波头3呈圆柱形；检波头3的尾端具有倒角且倒角的半径不小于检波头3的尾端端面的直径的一半，或者检波头3的尾端呈尖端；通过检波头3的尾端具有倒角或者检波头3的尾端呈尖端，以便于检波头3转动进入地表土内到达预设的工作位置。

可选地，检波头3呈圆锥形，且圆锥形的大截面端为检波头3的首端；可选地，检波头3的尾端呈尖端。

本实施例的可选方案中，检波头3呈钻头形。以便于动力装置1驱动检波头3转动钻入工作区内，并与地表岩土最大程度紧密接触。

本实施例所述检波器采用钻头式检波头3的设计，在一定程度上解决了对于冻土条件等特殊、复杂工况下地震勘探效果较差的问题；同时，实现了检波器随插随用，可以通过插入电源线和数据线实现方便拆装，摆脱了需要较长较重连接线共同运移的问题，能够方便地震勘探等相关技术人员开展勘探工作。

本实施例还提供一种检波方法，该方法使用所述检波器，包括如下步骤：

步骤100、确定对应于地质勘探位置的地面位置。

步骤200、在地面位置，动力装置1驱动检波头3转动进入地表土内；可选地，电动机11驱动检波头3转动进入地表土内。

步骤300、检波头3到达预设工作位置后，动力装置1停止驱动。

步骤400、检波元件2完全静止后，进行检波工作。在检波元件2随检波头3转动时，检波元件2不进行检波工作。

可选地，外接第一数据线接口7和/或第二数据线接口71的数据线，在检波元件2工作前连接即可，也即，可在步骤100-步骤300中任一步骤中连接都可以。

实施例二

实施例二提供了一种地震勘探仪器，该实施例包括实施例一所述的检波器，实施例一所公开的检波器的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的检波器的技术特征不再重复描述。

本实施例提供的地震勘探仪器，包括检波器，还包括放大系统、记录系统。所述地震勘探仪器，包括具有动力装置、检波元件和检波头的检波器，其检测效率高、且便于安置到地表土等工作区中；其与原始地质条件相耦合接触的性能优，地质勘探获得的数据的有效性优。

本实施例中所述地震勘探仪器具有实施例一所述检波器的优点，实施例一所公开的所述检波器的优点在此不再重复描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。