一种微动台阵布设装置的制作方法

本发明涉及地球物理勘探技术领域，特别是涉及一种基于微动的勘探方法，以及微动观测系统的布设。

背景技术：

微动是地球物理勘探方法的一种。微动来源于自然界和人类的各种活动；自然界的风、潮汐及火山活动等会产生震动；人类的火车、汽车、机器的运转等会产生震动，甚至于人类的行走也会产生震动。所有这些震动以体波以及面波的形式向远处传播，其中面波的能量占信号总能量的70％以上。基于微动的勘探方法就是从采集的微动数据中提取面波的频散信息，并推断地下介质的速度结构。

微动的观测系统是进行地球物理野外勘探工作时检波器(传感器)所布置形成的系统，例如说明书附图1所示的微动台阵。图中倒三角形是需要放置检波点的位置，一共需要放置7个检波器，首先确定中心点，然后再按照图中所示的空间位置关系确定其它点。三角形的边长不等，可以为5米，也可以为40米，甚至更大。

目前确定各检波点位置的一种常规方式是使用测绳，这也是野外布设微动检波器的最直接和最简单的方法。其通过几何关系确定各点的位置，首先确定中心点，提前计算好其它各点与中心点的相对角度和距离，然后使用测绳拉直进行检波器的布设。该方法虽然原理简单，但是缺点明显：(1)需要提前计算出各检波点的相对位置坐标，操作繁琐；(2)野外拉测绳容易受到例如树枝、杂草等障碍物以及风吹的影响，测绳拉不直，从而造成测点位置不准确，精度较低；(3)至少需要3人配合，野外布点效率极低。

发明专利201010228958.8公开了一种台阵布设的精密定位方法。其涉及微动勘探或其它工程振动测试领域，特别是涉及一种台阵布设的精密定位方法和装置。将对目标点的直接定位过程分为目标点附近三个控制点的定位和在三个控制点控制下的目标点定位两个过程。前者采用gps静态基线测量方法，后者采用测量卷尺丈量方法，两者优势组合，实现一种精密而简单可靠的方法。该发明还涉及用于实现该方法的两个定位装置，包含微处理器、单频测量型gps模块、输入单元、存储器和显示屏，一个用于参考点观测，具有gps数据的存储和读出功能，另一个用于移动观测，还具有目标点的设置以及图形显示功能。需要说明的是该技术方案与本申请所使用的勘探方法虽然都为“微动”，但是勘探尺度明显不同。该技术方案为地震局所使用，用于大尺度地质调查，因此其台阵的边长(对应说明书附图中的三角形边长)长达几百米，甚至数公里。在如此大尺度范围进行微动台阵布设时，使用gps进行定位还可以满足需求，但是在进行工程类小尺度微动台阵布设时，每个布设点的布设时间以分钟计(大尺度以小时计)，如果仍然使用gps进行定位，那么需要经历gps搜星、x坐标位置修正、y坐标位置修正等一系列作业流程，将消耗大量的时间，并且在小尺度范围内gps的相对误差增大，阴天或空中有障碍物时精度降低。

由此可见，地球物理勘探技术领域的基于微动的勘探方法中，迫切需要一种操作简便、布设精度和效率更高，并且能够适用各种勘探尺度的台阵布设方法。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术方案的不足，本发明提供了一种微动台阵布设装置，其能够解决如下技术问题：(1)操作简便，不用提前计算出各检波点的位置坐标，只需计算出各检波点与中心点的距离即可；(2)布设精度高，避免障碍物或者天气的影响；(3)台阵布设效率高，定点和布设检波器需要更少的人数；(4)适用大小不同多种尺度。

本发明所采用的方案是：一种微动台阵布设装置，其特征在于：包括一个固定支架、一个旋转平台以及测距装置；旋转平台由一个圆形骨架以及内接于圆形骨架的支撑骨架组成；旋转平台固定在固定支架上；测距装置包括多个测距单元，多个测距单元等间隔安装于旋转平台的圆形骨架上。

其中测距装置可以是激光测距装置，每个测距单元包括激光测距探头，和与之配合使用的反光板。

测距装置也可以是测距钢丝，测距钢丝能够自动收缩，使钢丝沿着向远离中心点方向移动，直至到达预定距离，从而确定出布设点的位置。

测距装置还可以包括激光测距装置和测距钢丝，每个测距单元包括激光测距探头、与之配合使用的反光板以及测距钢丝，测距钢丝能够自动收缩，使钢丝沿着激光射线向远离中心点方向移动，直至到达预定距离，从而确定出布设点的位置。

其中激光测距探头为双向发射激光的激光测距探头，圆形骨架的中心配有用于激光测距探头方向校正的垂直连杆。

激光测距装置还可以包括显示屏、蜂窝报警器、蓄电池；显示屏用于显示测距的结果信息；当测距结果符合要求时，蜂窝报警器将报警提示；激光测距装置由蓄电池进行供电；固定支架具体为三角支架。

反光板的下部有连接杆接地，通过连接杆能够伸缩调整高度。

除此之外测距装置也可以为rtk(real-timekinematic，实时差分定位)基站和与之配合的移动站；将rtk基站固定在中心点上，中心点位置坐标设为(0，0)，将计算好的六个台阵点相对坐标输入移动站，通过移动站找到六个点的位置，确定出布设点的位置。

本发明还涉及一种使用微动台阵布设装置进行微动台阵布设的方法，包括如下步骤：

第一步：将固定支架放置于勘测点上，固定支架的中心与勘测点在一个铅垂线上；

第二步：将旋转平台放置于固定支架上，调整并固定旋转平台；

第三步：通过测距装置进行布设点位置的确定。

本发明还涉及一种使用包括激光测距装置的微动台阵布设装置进行微动台阵布设的方法，包括如下步骤：

第一步：使用三角支架作为固定支架，将三角支架放置于勘测点上，三角支架顶部中心与勘测点保持在一个铅垂线上；

第二步：将旋转平台放置于三角支架上，调整旋转平台直至每个激光测距探头所指方向无障碍物为止，旋紧螺丝，固定住旋转平台；

第三步：打开电源，激光测距探头双向射出激光射线，微调激光测距探头，保证射向旋转平台中心的射线均汇聚于设置在旋转平台中心的垂直连杆上；

第四步：开始测量工作，手持反光板沿着激光测距探头射线方向向远离中心点方向移动，激光测距探头实时测量反光板所在位置与中心点的距离，从而确定出一个布设点的位置，依次按照第四步最终确定出六个台阵布设点的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：上述微动台阵布设装置较好地解决了之前提及的微动台阵布设中常见的技术问题：(1)不用提前计算出各检波点的位置坐标，只需计算出各检波点与中心点的距离即可，因此操作更加简便；(2)使用激光进行测距时，在遇到障碍物时，只用清除射线经过路径的障碍物即可，基本不受障碍物的影响，更加不受风等天气现象的影响，布设精度更高；(3)台阵布设效率高，定点和布设检波器只需一人，在中心点固定装置，其他点根据激光测量的位置布设检波器；(4)不受尺度的限制，在大小尺度下均可保证布设点位置的相对误差在可接受范围内。

附图说明

图1：微动台阵示意图

图2：使用激光测距的微动台阵布设装置

图3：微动台阵布设装置主体示意图

图4：反光板示意图

说明书附图中，三角支架1、旋转平台2、激光测距装置3、圆形骨架4、三角形骨架一5、三角形骨架二6、反光板7、铅垂线8、垂直连杆9、测距钢丝10

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图2所示，一种使用激光测距的微动台阵布设装置，包括：三角支架1作为固定支架，旋转平台2，激光测距装置3。

所述的三角支架1，作用是固定整个装置，三个支架可展开、收拢和伸缩，三角支架1顶部配有铅垂线8用于对准勘测点。

所述的旋转平台2，由一个圆形骨架4、内接等边三角形骨架一5和等边三角形骨架二6组成，等边三角形骨架一5内接圆形骨架4，等边三角形骨架二6内接等边三角形骨架一5，圆形骨架4半径为0.5米，旋转平台2通过固定螺丝固定于三角支架1上，中心有水平气泡进行平台的调平，同时中心配有垂直连杆9，用于激光测距探头方向校正。上述等边三角形骨架一5和等边三角形骨架二6的作用是用于支撑圆形骨架4，该等边三角形骨架一5和等边三角形骨架二6的结构并不限于等边三角形的结构，可以使用其他能够起到支撑作用的结构。

所述的激光测距装置3，由激光测距探头、显示屏、蜂窝报警器、蓄电池、反光板组成。显示屏、蜂窝报警器与激光探头安装在一起(图中未示出)。

所述的激光测距探头，优选为可双向发射激光，具有激光发射装置和测距传感器，可满足5-100米的测距要求。所述的激光测距探头，优选为双向发射的激光出射方向在一条直线上。所述的激光测距探头的数量为多个，优选为6个，等间隔安装于旋转平台2的圆形骨架4上。所述的激光测距探头的作用是在布设台阵时，实时测量反光板所在位置与中心点的距离，并将距离值实时显示在显示屏上，当到达预设距离时，蜂窝报警器报警，依次按此方法最终确定出6个台阵布设点。

所述的蓄电池为锂电池，位于旋转平台内部，可同时为6个激光测距探头供电，设计为可拆卸，便于工程现场工作及时更换电池。

所述的反光板7，下部有连接杆接地，可伸缩调整高度，反光板7应具有高反光率，从而增加激光测距探头在户外高光线环境下工作的稳定性。

使用激光测距微动台阵布设装置进行台阵布设的具体操作步骤如下：

第一步：将三角支架1放置于勘测点上，三角支架1顶部中心与勘测点保持在一个铅垂线上。

第二步：将旋转平台2放置于三角支架1上并调节旋转平台2至水平，调整旋转平台直至每个激光测距探头所指方向无障碍物为止，旋紧固定螺丝，固定住旋转平台2。

第三步：打开电源，激光测距探头双向射出激光射线，微调激光测距探头，保证射向旋转平台中心的射线均在垂直连杆9上汇聚，优选在垂直连杆9上汇聚于一点。

第四步：开始测量工作，手持反光板沿着激光测距探头射线方向向远离中心点方向移动，激光测距探头实时测量反光板所在位置与中心点的距离，并将距离值实时显示在显示屏上，当到达预设距离时，蜂窝报警器报警，从而确定出一个布设点的位置，依次按照此方法最终确定出6个台阵布设点。

以上对使用激光测距探头为例进行了说明，但是在户外光线特别强烈时，使用激光测距效果仍然可能会受到影响，这时可增加激光探头的可见光强度，使用可见光进行方向定位。优选为，该激光测距探头使用光强度明显高于环境光的可见光强度，或者选择具有激光波长明显区别与环境光的可见光激光光源的激光测距探头。

除此之外，测距装置也可以使用可自动收缩的测距钢丝10来实现测距，用以替换激光测距探头，使钢丝沿着向远离中心点方向移动，直至到达预定距离，从而确定出布设点的位置。优选为，上述测距钢丝10上具有长度刻度，标识上述测距钢丝10拉出的长度，以判断上述钢丝是否已经到达了预定距离。进一步优选为上述测距钢丝10进一步包括一长度限制装置，该长度限定装置能够根据使用需要预先设置上述测距钢丝10的到达距离，当上述测距钢丝10达到预定距离时，该长度限制装置将上述测距钢丝单向锁定，使该测距钢丝10无法继续拉伸，但不限制该测距钢丝的收缩运动，以确定到达了预定距离。为保证装置的适用性，可以在使用激光测距探头的基础上，在旋转平台2上增加一个可自动收缩的超细测距钢丝10，沿射线方向向远离中心点方向移动，直至到达预定距离，从而确定出布设点的位置。

在有明显障碍物，不方便进行激光和钢丝测绳布点的情况下，也可使用rtk进行布点，将rtk基站固定在中心点上，中心点位置坐标设为(0,0)，将计算好的6个台阵点相对坐标输入移动站，通过移动站找到6个点的位置，确定出布设点的位置。

上面所述的只是用图解说明本发明一种微动台阵布设装置的一些实施方式，由于对相同技术领域的普通技术人员来说很容易在此基础上进行若干修改和改动，因此本说明书并非是要将本发明一种微动台阵布设装置局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。