专利名称：一种弹性波勘查用的电火花震源及其应用的探测方法
技术领域：
本发明涉及水上工程地质勘查设备技术领域，尤其是涉及一种弹性波勘查用的电火花震源，也即一种在水上进行弹性波反射法勘查用的激震震源。
背景技术：
目前国内外的水上探查技术以地震反射法和“浅层剖面法”为主。地震反射法采用爆炸、电火花等震源，可探查水底下几十米至百米深度，但是采用直线测线，对水底的地形、淤泥反映不好。“浅地层剖面法”采用震源能量小，仅用作探查水底地形和泥砂层。现实中急需一种可兼有两种功能的方法和仪器，其中的一个重要方面就是激震技术和方式。它所要解决的是水上地震反射法要求激震的能量高，测点距较大，为2 5m，浅地层剖面法等则要求激震频率较高、能量可以远小于地震反射，测点距较小，为O. 5 2m。但是，现有技术中的电火花震源均不能满足这一要求。 例如，无论是本人于2002年6月3日向中国国家专利局申请的名为《一种在水面上作水底地质勘查装置》(申请号02120813. I)发明专利，还是其他申请人于2010年12月22日向中国国家专利局申请的名为《可控式电火花声波震源》(申请号201020574027. 6)实用新型专利，虽然都一定程度上涉及到了上述问题，但是其均是手动调节，不仅无法实现自动化控制，效率较低，而且由于电火花发生器采用高压充电，在测量过程中进行手动控制增加了控制人员的操作难度，甚至会给操作人员带来生命危险。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的弹性波勘查用的电火花震源，解决上述问题。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下—种弹性波勘查用的电火花震源，包括电源、电火花发生器、放电开关、电火花发射探头和控制开关系统，所述电火花发生器通过高压电缆连接到所述放电开关，所述放电开关通过高压电缆连接到所述电火花发射探头，所述控制开关系统连接并控制所述放电开关，所述控制开关系统包括继电器、微机定时开关、反射信号接收主机和卫星定位装置，所述微机定时开关连接并控制所述继电器，所述微机定时开关同时连接到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置。还包括手动开关，所述手动开关与所述微机定时开关并联后，连接并控制所述继电器；所述微机定时开关和所述手动开关均同时连接到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置。还包括定时参数显示装置，所述微机定时开关和所述手动开关均连接到所述定时参数显示装置。所述电源为发电机。所述电火花发生器的额定功率为20000 40000焦耳，达到额定功率的充电时间为2 4秒。
一种应用所述的弹性波勘查用的电火花震源的探测方法，包括如下步骤SI，通过所述微机定时开关启动所述继电器来启动所述放电开关，所述微机定时开关控制所述电火花发生器充电时间在O. 5秒 10秒范围内；S2，电火花发生器在充电达到额定功率后放电，或者在人工或自动控制下在充电未达到额定功率时即放电；S3，从所述继电器与所述微机定时开关或所述继电器与所述手动开关输出信号到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置时开始，启动此次放电开始测量的信号和卫星定位的时间信号，同时所述微机定时开关和所述手动控制开关发送信号到所述定时参数显示装置，使所述定时参数显示装置显示出激震次数、激震时间、电火花发生器的输出功率以及地图和测点所在位置。其中，在步骤S2中 当需要作深部探查时，则放电达额定功率，功率大，并与行船速度结合，控制测线上测点为2 IOm的距离；当需要作水底浅部探查时，则充电时间短，未达额定功率，放电功率较小，并与行船速度结合，控制测线上测点在O. 5 2m的距离。在测量前或测量过程中测线根据需要做调整，为直线形测线，或者为曲线形或折线形测线。本发明中，设计电火花震源额定功率为20000 40000焦耳，其充电时间约为2 4秒。在电火花放电开关前设一个继电器，用来启动放电开关，继电器前设一个手动控制电路开关，可以人工控制继电器使电火花放电。手动开关并联一个定时自动开关，在手动开关关闭时由定时自动开关启动、关闭继电器，继而开、闭电火花放电开关。定时自动开关可由人工设定时间从O. 5秒 10秒，自动启动放电开关。这样可以达到如下效果(I)在电火花震源的充电时间没达到额定功率前即放电，在充电-放电-充电-放电…的工作过程中保持小的放电间隔，使得放电功率小，小功率的放电可以提高电火花激震的频率；(2)在充电时间满足，电火花震源充电达到额定功率后放电，使放电功率大，可探查较深地层；(3)作水上探查时，激震点距离是由2个参数决定的，即A、船行速度；B、电火花震源的充放电激震间隔；2者结合决定了船行时激震点的间隔，也决定了测点点距；同时可以采用曲线和折线形的测线。(4)每一次启动放电开关，同时给接收仪器的计算机输入一个启动信号，作为该激震控制的接收点开始记录的零时间，也同时给出卫星定位的时间，在显示装置上给出地图及测点位置。本发明的有益效果可以总结如下I、通过微机定时控制开关，控制电火花发生器的充电时间来控制震源的激震间隔和控制震源的输出功率。2、通过电火花发生器的充电时间来控制其激震时间，与行船速度结合自动控制测点距。
3、在测水底淤泥、砂、卵石等浅部结构时用小测点距，以较小功率的激震；在测水底下深达SO-IOOm的地质时用较大点距，以较大功率激震。通过预先设定的电火花发生器的充电时间来适应探查的内容和深度。
图I为本发明具体实施例中的结构示意图，其中1-发电机(即电源)；2-电火花发生器；3-电火花发射探头；4-放电开关；
5-继电器；6-手动控制开关；7-微机定时开关；8-接收反射信号的主机；9-卫星定位装置；10-定时参数显示装置；11-发电机与电火花发生器连接电缆；12-电火花发生器与放电开关的连接高压电缆；13-放电开关与电火花发射探头的连接闻压电缆；14-继电器与放电开关连接线；15-手动控制开关与继电器连接线；16-自动定时开关与继电器连接线；17-控制开关6、7向接收机主机输出激震起始信号的传输线；18-控制开关6、7向卫星定位装置输出激震开始的时间及定位的传输线；19-微机定时开关与显示装置的连接线；20-手动控制开关与显示装置的连接线。
具体实施例方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图I所示的一种弹性波勘查用的电火花震源，包括电源I、电火花发生器2、放电开关4、电火花发射探头3和控制开关系统，所述电火花发生器2通过高压电缆连接到所述放电开关4，所述放电开关4通过高压电缆连接到所述电火花发射探头3，所述控制开关系统连接并控制所述放电开关4，所述控制开关系统包括继电器5、微机定时开关7、反射信号接收主机8和卫星定位装置9，所述微机定时开关7连接并控制所述继电器5，所述微机定时开关7同时连接到所述反射信号接收主机8和所述卫星定位装置9，在本实施例中，所述电源I为发电机。在优选的实施例中，所述弹性波勘查用的电火花震源还包括手动开关6和定时参数显示装置10，所述手动开关6与所述微机定时开关7并联后，连接并控制所述继电器5 ;所述微机定时开关7和所述手动开关6均同时连接到所述反射信号接收主机8和所述卫星定位装置9 ;所述微机定时开关7和所述手动开关6均连接到所述定时参数显示装置10 ;所述电火花发生器2的额定功率为20000 40000焦耳，达到额定功率的充电时间为2 4秒。一种应用所述的弹性波勘查用的电火花震源的探测方法，包括如下步骤SI，通过所述微机定时开关7启动所述继电器5来启动所述放电开关4，所述微机定时开关7控制所述电火花发生器2充电时间在O. 5秒 10秒范围内；S2，电火花发生器2在充电达到额定功率后放电，或者在人工或自动控制下在充电未达到额定功率时即放电；S3，从所述继电器5与所述微机定时开关7或所述继电器5与所述手动开关6输出信号到所述反射信号接收主机8和所述卫星定位装置9时开始，启动此次放电开始测量的信号和卫星定位的时间信号，同时所述微机定时开关7和所述手动控制开关发送信号到 所述定时参数显示装置10，使所述定时参数显示装置10显示出激震次数、激震时间、电火花发生器2的输出功率以及地图和测点所在位置。实际测量中，在测量前或测量过程中测线均能够根据需要做调整，为直线形测线，或者为曲线形或折线形测线。其中，在步骤S2中当需要作深部探查时，则放电达额定功率，功率大，并与行船速度结合，控制测线上测点为2 IOm的距离；当需要作水底浅部探查时，则充电时间短，未达额定功率，放电功率较小，并与行船速度结合，控制测线上测点在O. 5 2m的距离。本发明的主要的核心部分是由继电器5、微机定时开关7，自动定时参数显示装置10及卫星定位装置9构成。全套震源是由发电机I通过连接电缆11向电火花发生器2供电，电火花发生器2通过高压电缆12与放电开关4连接，放电开关4通过高压电缆13与电火花发射探头3连接，手动开关6和微机定时开关开关7并联，6通过连接线15、7通过连接线16与继电器5连接来控制继电器5的通、断，继电器5通过连接线14与放电开关4连接来开闭放电开关4，微机定时开关7和手动控制开关6通过连接线17与接收反射信号的主机8连接，在手动开关6或微机定时开关7控制继电器5开通的同时向接收反射信号的主机8给出启动此次放电开始测量的信号，并同时通过连接线18向卫星定位装置9发送记时并开动定位装置9的信号，同时由手动控制开关6通过连接线20或微机定时开关7通过连接线19输送信号，使定时参数显示装置10给出并显示激震次数、激震时间和通过充电时间计算的电火花发生器2的输出功率，同时也显示地图及测点在地图上的位置。以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种弹性波勘査用的电火花震源，包括电源、电火花发生器、放电开关、电火花发射探头和控制开关系统，所述电火花发生器通过高压电缆连接到所述放电开关，所述放电开关通过高压电缆连接到所述电火花发射探头，所述控制开关系统连接并控制所述放电开关，其特征在于所述控制开关系统包括继电器、微机定时开关、反射信号接收主机和卫星定位装置，所述微机定时开关连接并控制所述继电器，所述微机定时开关同时连接到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置。
2.根据权利要求I所述的弹性波勘査用的电火花震源，其特征在于还包括手动开关，所述手动开关与所述微机定时开关并联后，连接并控制所述继电器；所述微机定时开关和所述手动开关均同时连接到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置。
3.根据权利要求2所述的弹性波勘査用的电火花震源，其特征在于还包括定时參数显示装置，所述微机定时开关和所述手动开关均连接到所述定时參数显示装置。
4.根据权利要求I所述的弹性波勘査用的电火花震源，其特征在于所述电源为发电机。
5.根据权利要求I所述的弹性波勘査用的电火花震源，其特征在于所述电火花发生器的额定功率为20000 40000焦耳，达到额定功率的充电时间为2 4秒。
6.ー种应用权利要求I至5任意之一所述的弹性波勘査用的电火花震源的探測方法，其特征在于，包括如下步骤 SI，通过所述微机定时开关启动所述继电器来启动所述放电开关，所述微机定时开关控制所述电火花发生器充电时间在O. 5秒 10秒范围内； S2，电火花发生器在充电达到额定功率后放电，或者在人工或自动控制下在充电未达到额定功率时即放电； S3，从所述继电器与所述微机定时开关或所述继电器与所述手动开关输出信号到所述反射信号接收主机和所述卫星定位装置时开始，启动此次放电开始测量的信号和卫星定位的时间信号，同时所述微机定时开关和所述手动控制开关发送信号到所述定时參数显示装置，使所述定时參数显示装置显示出激震次数、激震时间、电火花发生器的输出功率以及地图和测点所在位置。
7.根据权利要求6所述的应用弾性波勘査用的电火花震源的探測方法，其特征在于在步骤S2中 当需要作深部探查时，则放电达额定功率，功率大，并与行船速度结合，控制测线上测点为2 IOm的距离； 当需要作水底浅部探查时，则充电时间短，未达额定功率，放电功率较小，并与行船速度结合，控制测线上测点在O. 5 2m的距离。
8.根据权利要求6所述的应用弾性波勘査用的电火花震源的探測方法，其特征在于在測量前或测量过程中测线根据需要做调整，为直线形测线，或者为曲线形或折线形测线。
全文摘要
一种弹性波勘查用的电火花震源，采用一组微机定时开关启动继电器来启动电火花震源的放电开关，可控制电火花发生器充电时间在0.5-10秒范围。充电时间使电火花生器达到额定功率后放电，可用于深部探查，并与行船速度结合控制测点距在2-10m；在充电时间短时，可作水底浅部探查，并与行船速度结合控制测点距在0.5-2m。控制开关与实时参数显示装置相连，控制开关打开时并向接收反射波信号的主机给出测量启动信号，向卫星定位装置给出计时、定位时间信号，向显示装置输送信号，给出并显示激震次数、激震时间和通过激震时间计算的电火花发生器的输出功率以及地图和测点位置。
文档编号G01V1/38GK102830427SQ201210351788
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者钟世航, 王荣 申请人:钟世航