专利名称：山体滑坡监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地球电磁变量的监测仪器技术领域，涉及一种利 用天然电磁波场源监测山体滑坡等地质灾害现象的山体滑坡监测仪。
技术背景山体滑坡是一种由于山体斜坡上不稳定的岩石或土体在重力作 用下沿一定滑动面或滑动带整体向下滑动而引起的物理地质现象，也 是一种对人类生命和财产安全构成极大威胁的严重的地质灾害。近年 来，随着气候和生态环境的恶化以及诸多露天采矿、水利、铁路公路 工程的纷纷上马，山体滑坡、泥石流等地质灾害日益频繁，由此带来 的工程被毁和人员伤亡等损失也越来越大。因此，人们对于加强监測 和预报山体滑坡的要求也越来越紧迫。目前国内外对山体滑坡的主要监测方法有:宏观异常观测经验法 (根据动物异常反应、地表物明显位移、地陷、地裂等进行观测)、物 探法、位移测量法、水位异常分析法、GPS定位法、航测遥感法和地 声法等，但上述监测方法和仪器大都相应存在有监测预报的有效性和 时效性较差、操作结构和实施程序复杂等不足。另外，现有技术中，利用天然电磁波研制的DTY型地电探测仪在对地下地质岩性结构的 探测方面取得了良好的成效，该探测仪于1989年通过煤炭科学研究 总院技术鉴定，之后研发的SYT物性探测仪在1998年又经过了煤炭 科学研究总院组织的函审鉴定，并于2000年获得国家煤炭工业局科 技成果三等奖。但迄今为止，本领域还没有利用天然电磁波场源监测 山体大规模滑坡灾害的仪器问世。 实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题而提供一种可
利用天然电磁波场源动态实时有效地监测山体滑坡等地质灾害现象 的山体滑坡监测仪。为实现上述发明目的而釆用的技术解决方案是这样的:该山体滑 坡监测仪的仪器主机由监测传感器、前置放大电路、带通滤波电路、 50Hz陷波电路、选频放大电路、A/D转换电路、数据采集存储器组成， 其中监测传感器的输出端信号依次经前置放大电路、带通滤波电路、 50Hz陷波电路、单一频率放大电路、A/D转换电路接至数据采集存储 器的输入端。在上述设计方案中述及的监测传感器采用本实用新型设 计者1993年申报国家专利的技术产品 一八方位侯风地震仪传感器， 专利号(ZL93212653. 7),这种探测传感器可使仪器准确监测到地质 体受到地应力作用后产生的天然电磁波异常具体来自哪个方位。实际工作中，在可能产生滑坡的地段下方安装本监测仪器，采用 8个传感器按照不同的仰角对可能产生滑坡的山体进行24小时监测， 釆样时间为20秒，采集的数据自动存储在微机中，每20分钟通过数 据传输系统将采集的数据传到灾害分析室,灾害分析室的工作人员对 监测的数据进行分析，做出可能发生滑坡的预测时间段。灾害分析室 的工作人员可以同时监管行政区内数处可能发生滑坡的地段数据进 行分析， 一旦出现险情，立即通知政府部门做出响应。本实用新型所述山体滑坡监测仪监测的场源和DTY型地电探测 仪、SYT型物性探测仪等一样接收的全是天然电磁波，不同的是DTY 型地电探测仪、SYT型物性探测仪接收的是天然电磁波场源中的天电 部分,而山体滑坡监测仪接收的则是天然电磁波场源中地电部分中的 一次场。天然电磁波场源地电部分中的一次场是指地下不同电性层的地 质体在地应力作用下岩石发生微破裂时所产生的脉冲电磁波，这部分 辐射场辐射的电磁波频谱、强度是受地层的物理化学特征等因素控制 的。由于它的激发场是地磁脉动，所以其频率变化范围基本与地磁脉
动的频谱相同。它们的强度很弱，大约是天电部分的1/3-1/4,其变 化幅度根据我们多年的观察记录大约在lfiV士。地下电性层中物质的 分子或原子在地磁脉动作用下，激发的二次场对外是一种漫辐射的形 式，在与山体所在的地层剖面垂直的平面上的某一点位的任何分子、 原子对外的漫反射，相对于仪器观测面某一点来讲，都基本可以找到 与之对称的基本等效辐射量点位的分子、原子,这样在山体前探测时， 就可以认为不同层位的分子不是漫反射，而是向着某个方向的单一辐 射。于是当仪器在探测时，如果岩层是水平的，那么岩层中的分子、 原子的辐射量基本是相同的，不同的是距离观测面的距离不同，辐射 量的衰减程度不同。当岩层有一定倾角时，只要仪器的传感器法线方 向与岩层厚度的中心线延伸方向一致,其探测机理就同岩层是水平的 一样；如果穿越岩层，物质成分发生了变化，分子、原子的反射量也 就发生了明显的变化。这样仪器接收的数据经过软件程序处理后，就 很容易识别岩层厚度的变化以及岩层前方有无小断层或破碎带等情 况。与现有技术相比,本实用新型具有结构设计合理、操作使用方便、 监测预报的有效性和时效性好等优点。在具体实践操作中也取得了较 好的应用效果，如2007年1月21日，陕西省蓝田312国道发生大面 积滑坡，设置在蓝田县的本实用新型仪器(MDCB-6型监測仪)监测到 的信息非常明显。
图1为本实用新型仪器的总体框图。图2为图1中信号采集器的前置放大、带通滤波及50Hz陷波电 路部分的电路联接图。图3为本实用新型所用监测传感器的设置结构示意图。 图4为图1中双T网络选频放大电路部分的电路联接图。
具体实施方式
参见附图，本实用新型所述山体滑坡监测仪的仪器主机由监测传感器1、前置放大电路2、带通滤波电路3、 50Hz陷波电路4、选频 放大电路5、 A/D转换电路6、数据釆集存储器7组成，监测传感器1 采用八方位侯风地震仪平板式电容传感器。各电路的工作联接方式 为监测传感器1的输出端信号依次经前置放大电路2、带通滤波电 路3、 50Hz陷波电路4、单一频率放大电路5、 A/D转换电路6接至 数据采集存储器7的输入端,数据采集存储器7的输出端通过数据传 输系统8外接至数据分析预报系统9。本实用新型仪器主机中前置放大电路2、带通滤波电路3以及 50Hz陷波电路4部分的电路联接图如图2所示，图中运算放大器& 采用型号为LM358的器件，A2、 A3均采用型号为0P-07的器件。仪器主机内选频放大电路5的结构如图4所示，它具有一只型号 为0P-07的选频放大器，在OP-07的选频放大器的2脚和6脚间联接 有由电容d、 C2、 C3、选频电阻R2和定值电阻R,、 R3组成的双T网络 负反馈电路，双T网络负反馈电路中各电容值的关系满足Cl = C3 >> C2 ，各电阻的数值的关系满足Ri=R3《R2 ， R2= (32x")4 ，4 《式中a是监测仪距离监测山体的平均距离(m)，电容C2是根据地质体 的平均电阻率值来确定，一般按160Q柳来计算；电容d—般按C2的 500倍来考虑。仪器主机内的A/D转换电路6和数据采集器7均由中心处理器 CPU (型号为80cl96kc)的器件构成。监测传感器1的设置如图3所示，其中标号10为绝缘层，11为 屏蔽层，12为调节角度嫁丝，13为固定蠊丝，14为底托板。
权利要求1 、 一种山体滑坡监测仪,其特征在于仪器主机由监测传感器(1)、前置放大电路(2)、带通滤波电路(3)、 50Hz陷波电路(4)、选频放大 电路(5)、 A/D转换电路(6)、数据采集存储器(7)组成，监测传感器 (1)的输出端信号依次经前置放大电路(2)、带通滤波电路(3)、 50Hz 陷波电路(4)、单一频率放大电路(5)、 A/D转换电路(6)接至数据采 集存储器(7)的输入端。
2、 根据权利要求l所述的山体滑坡监测仪，其特征在于所说的 选频放大电路(5)具有一只型号为0P-07的选频放大器，在0P-07的 选频放大器的2脚和6脚间联接有由电容d、 C2、 C3、选频电阻R2和 定值电阻Ri、 R3组成的双T网络负反馈电路，双T网络负反馈电路中各电容值的关系满足d=C3》C2 ,各电阻的数值的关系满足R产Rs《r2 ， r2= (32x")4 ，式中"是监测仪距离监测山体的平均距离。
3、 根据权利要求l所述的山体滑坡监测仪，其特征在于所说的 监测传感器(1)采用八方位侯风地震仪平板式电容传感器。
专利摘要一种利用天然电磁波场源监测山体滑坡等地质灾害现象的山体滑坡监测仪，由监测传感器、前置放大电路、带通滤波电路、陷波电路、选频放大电路、A/D转换电路、数据采集存储器组成，监测传感器的输出端信号依次经前置放大电路、带通滤波电路、陷波电路、单一频率放大电路、A/D转换电路接至数据采集存储器的输入端。与现有技术相比，该监测仪具有结构设计合理、操作使用方便、监测预报的有效性和时效性好等优点。
文档编号G01V3/40GK201037871SQ200720031540
公开日2008年3月19日 申请日期2007年4月13日 优先权日2007年4月13日
发明者杨武洋, 王文祥, 王西汉 申请人:王文祥