专利名称：冲击夯可控震源控制装置及控制方法
技术领域：
本发明涉及冲击夯可控震源电子电路控制装置，尤其涉及ー种带有编码方式精确控制振动扫描方式、时间的步进电控装置及步进电机减震的工作方法。
背景技术：
冲击夯震源是近年来研制成功的ー种既不贵，又无损的震源技木。冲击夯震源是构造调查，浅层油气和地下水资源反射波勘探的理想震源；用普通建筑エ地常用的打夯机作为激震源取代危险的炸药震源，具有运输方便，价格低，人工搬运可上山，便于在城市和交通繁忙地段施工等优点。吉林大学2010年硕士论文公开了《基于伪随机编码的夯击震源技术研究》，介绍了ー种基于伪随机编码的夯击震源技术进行研究；采用单片机为电路的核心，产生伪随机编码信号，再通过电机对夯击震源的油门进行控制；此多功能电路包含ー个分电路，其电路的输出纟而与Iv 4针摘头和Iv Q4摘头相连接，4针摘头和Q4摘头再与步 进电机相连接；多功能电路的另一端插头分别于数字键盘、液晶显示模块、蜂鸣器相连接。以上论文将冲击夯震源的振动扫描由手动改为由单片机主控的自动方式，但存在如在振动时，冲击夯震源的冲击カ较大，电机容易损坏，缺少一个对电机的减震装置；冲击夯震源振动扫描工作方式不精确，影响地震采集效果，不适用于长时间野外作业等不足。
发明内容
本发明的目的就是针对以上现有技术的不足，提出ー种适合于长时间野外工作，可提高地震勘探信噪比，精确控制冲击夯可控震源扫描时间及步进电机减震的冲击夯可控震源控制装置；本发明的另一目的是提出一种冲击夯可控震源电控装置的控制方法；本发明的再一目的是提出一种冲击夯可控震源电控装置的控制软件。本发明的目的是通过以下技术方案实现的冲击夯可控震源电控装置，是由单片机I通过人为控制4X4键盘6，选择编码序列，输入码源时间，将振动扫描编码序列及码源时间指令发送给步进电机驱动模块2，驱动步进电机3转动，经减震装置带动冲击夯震源5油门转动，冲击夯震源5按照编码扫描序列方式振动扫描。减震装置4是由步进电机3和减震橡胶8固定在承重铁板9上，步进电机转轴10与冲击夯震源5油门通过锁定螺栓13连接，圆柱钢制套件12下端固定在冲击夯震源5上，圆柱钢制套件12上端与承重铁板9之间有5-10cm的空间，圆柱钢制套件12通过锁定螺栓13固定各个钢柱，减震弹簧11置于圆柱钢制套件12内，圆柱钢制套件12对减震弹簧11限位，减震弹簧11的上端与承重鉄板9接触，减震弹簧11的下端固定在冲击夯震源5上。编码序列是由1111、0、1、0、11、00、1、000 组成。圆柱钢制套件12是由三个以上圆柱钢组成，所构成的空间平面直径略大于减震弹簧11的直径。
一种冲击夯可控震源电控装置的控制方法，包含以下步骤①、通过单片机I控制4X4键盘6和液晶显不7进彳丁系统自检；②、通过4X4键盘6输入振动扫描编码序列及码源时间，在液晶7上显示，并发送给单片机I ;③、单片机I接收到人为指令，当单片机I输出信号为O吋，电机驱动模块2驱动步进电机3带动冲击夯震源5油门在油门最小位置，此时夯击震源为静止状态；当单片机I输出信号为I时，发送给步进电机驱动模块2，驱动步进电机3转动，步进电机3转动时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12 —起转动，转到油门指定位置时停止,此时,冲击夯震源5开始振动扫描；④、在冲击夯震源5振动扫描时，会产生强大的冲击力，减震弹簧11和减震橡胶8会减少冲击カ对步进电机3的损坏，锁定螺栓13固定在圆柱钢制套件12上，将步进电机转轴10与冲击夯震源5固定在一起，防止因冲击夯震源5振动； ⑤、当冲击夯震源5振动扫描结束时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12—起转动，从油门指定位置转到油门最小位置，在两个位置停留的时间，就是码源时间，在ー个周期编码序列扫描振动结束吋，冲击夯震源5振动扫描停止，等待下ー个指令。一种冲击夯可控震源电控装置的控制软件，包含以下步骤a、当控制装置接通电源准备工作时，液晶显示首先进行系统初始化设置；b、显示冲击夯可控震源编码电控装置操作界面；C、系统进行键盘扫描；d、有按键按下，是，选择编码序列，按下编码序列对应的键盘按键，否，返回到液晶屏上显示选择编码序列；e、液晶显示屏显示选择编码序列，是，输入码源时间，否，返回；f、输入码源时间，码源时间在程序里有特定范围，当超出范围时，液晶显示提醒操作人员重新输入码源时间，是，启动冲击夯，否，返回到有按键按下；g、启动冲击夯，是，冲击夯可控震源按照选择好的编码序列及码源时间进行振动扫描;h、当本次扫描结束吋，液晶显示会显示扫描结束，按下任意键，液晶显示在选择编码序列界面上，等待输入指令进行下一次扫描操作。有益效果本发明不仅实现了对冲击夯可控震源扫描方式和扫描时间的精确控制，而且解决了冲击夯震源由于人工手动操作带来的对地震数据采集的问题，冲击夯可控震源编码扫描技术的应用，提高了冲击震源的地震勘探分辨率，有效的压制相关干扰，大大的提高了信噪比。减震装置的设计，能够缓解冲击夯震源振动冲击カ对步进电机的损坏，延长了步进电机的使用寿命，提高了工作效率，降低了野外工作成本，使冲击夯可控震源更适用于野外地震勘探。
附图I冲击夯可控震源编码电控装置电路控制结构框图附图2冲击夯可控震源编码方式码源序列图
附图3为附图I中减震装置4的结构图附图4冲击夯可控震源编码电控装置软件流程图I单片机，2电机驱动模块，3步进电机，4减震装置，5冲击夯可控震源，64X4键盘，7液晶显示，8减震橡胶，9承重铁板，10步进电机转动轴，11减震弹簧，12圆柱钢制套件，13锁定螺栓。
具体实施例方式下面结合附图和实施例作进ー步的详细说明冲击夯可控震源电控装置，是由单片机I通过人为控制4X4键盘6，选择编码序列，输入码源时间，将振动扫描编码序列及码源时间指令发送给步进电机驱动模块2，驱动步进电机3转动，经减震装置带动冲击夯震源5油门转动，冲击夯震源5按照编码扫描序列方式振动扫描。
减震装置4是由步进电机3和减震橡胶8固定在承重铁板9上，步进电机转轴10与冲击夯震源5油门通过锁定螺栓13连接，圆柱钢制套件12下端固定在冲击夯震源5上，圆柱钢制套件12上端与承重铁板9之间有8cm的空间，圆柱钢制套件12通过锁定螺栓13固定，减震弹簧11置于圆柱钢制套件12内，圆柱钢制套件12对减震弹簧11限位，减震弹簧11的上端与承重鉄板9接触，减震弹簧11的下端固定在冲击夯震源5上。编码序列是由1111、0、1、0、11、00、1、000 组成。圆柱钢制套件12是由四个圆柱钢组成，所构成的空间平面直径略大于减震弹簧11的直径。—种冲击夯可控震源电控装置的控制方法，包含以下步骤①、通过单片机I控制4X4键盘6和液晶显示7进行系统自检；②、通过4X4键盘6输入振动扫描编码序列及码源时间，在液晶7上显示，并发送给单片机I ;③、单片机I接收到人为指令，当单片机I输出信号为O吋，电机驱动模块2驱动步进电机3带动冲击夯震源5油门在油门最小位置，此时夯击震源为静止状态；当单片机I输出信号为I时，发送给步进电机驱动模块2，驱动步进电机3转动，步进电机3转动时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12 —起转动，转到油门指定位置时停止,此时,冲击夯震源5开始振动扫描；④、在冲击夯震源5振动扫描时，会产生强大的冲击力，减震弹簧11和减震橡胶8会减少冲击カ对步进电机3的损坏，锁定螺栓13固定在圆柱钢制套件12上，将步进电机转轴10与冲击夯震源5固定在一起，防止因冲击夯震源5振动；⑤、当冲击夯震源5振动扫描结束时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12—起转动，从油门指定位置转到油门最小位置，在两个位置停留的时间，就是码源时间，在ー个周期编码序列扫描振动结束吋，冲击夯震源5振动扫描停止，等待下ー个指令。一种冲击夯可控震源电控装置的控制软件，包含以下步骤a、当控制装置接通电源准备工作时，液晶显示首先进行系统初始化设置；b、显示冲击夯可控震源编码电控装置操作界面；
C、系统进行键盘扫描；d、有按键按下，是，选择编码序列，按下编码序列对应的键盘按键，否，返回到液晶屏上显示选择编码序列；e、液晶显示屏显示选择编码序列，是，输入码源时间，否，返回；f、输入码源时间，码源时间在程序里有特定范围，当超出范围时，液晶显示提醒操作人员重新输入码源时间，是，启动冲击夯，否，返回到有按键按下；g、启动冲击夯，是，冲击夯可控震源按照选择好的编码序列及码源时间进行振动扫描;h、当本次扫描结束时，液晶显示会显示扫描结束，按下任意键，液晶显示在选择编 码序列界面上，等待输入指令进行下一次扫描操作。冲击夯可控震源电子控制装置，是由单片机I经过电机驱动模块2控制步进电机3转动，使冲击夯震源5打开油门，开始振动扫描，振动时通过减震装置4对步进电机进行减震保护，通过键盘6设定振动扫描编码序列及码源时间，并显示在液晶屏7上。减震装置4，步进电机3和减震橡胶8固定在承重铁板9上，步进电机转轴10与冲击夯震源5油门通过锁定螺栓13连接在一起，在冲击夯震源5工作时，减震弹簧11能减少冲击カ对步进电机3的损坏，圆柱钢制套件12保护减震弹簧11和步进电机转轴10在工作时，不受来自外界的干扰。冲击夯震源电控装置，是由单片机I经过电机驱动模块2来控制步进电机3转动，使冲击夯震源5打开油门，开始振动扫描,振动时通过减震装置4,对步进电机3进行减震保护，通过4X4键盘6来设定振动扫描编码序列及码源时间，在液晶7上显示。编码扫描序列及码源时间，通过4X4键盘6，选择编码序列，输入码源时间，驱动步进电机转动，如附图2所示，当单片机I输出信号为O吋，电机驱动模块2驱动步进电机3带动冲击夯震源5油门在油门最小位置，此时夯击震源为静止状态；当单片机I输出信号为I吋，电机驱动模块2驱动步进电机3带动冲击夯震源5油门转动到油门指定位置，冲击夯震源5开始振动扫描，每一次的0，I时间为码源时间，多次的0，I扫描连接起来为ー个编码周期序列，冲击夯震源开始按照编码序列方式振动扫描，编码序列振动扫描方式能够有效的压制相关干扰，提高信噪比。减震装置4，步进电机3和减震橡胶8固定在承重铁板9上，步进电机转轴10与冲击夯震源5油门通过锁定螺栓13连接在一起，在冲击夯震源5工作时，减震弹簧11会减少冲击カ对步进电机3的损坏，圆柱钢制套件12保护减震弹簧11和步进电机转轴10在工作时，不受来自外界的干扰。冲击夯可控震源编码电控装置，是由步进电机3和减震橡胶8 一起固定在承重铁板9上，步进电机转轴10通过减震橡胶8和承重铁板9与冲击夯震源5油门连接在一起，用锁定螺栓13固定在一起，圆柱钢制套件12套住步进电机转轴10和减震弹簧11，保护其在工作时，不受到来自外界的影响。冲击夯震源编码电控装置的电路控制，是由单片机I负责，单片机I电路控制装置的核心，控制和协调各部分工作。单片机I输出指令，信号通过步进电机驱动模块2来控制步进电机3转动。4X4键盘6是用来选择冲击夯震源5编码扫描方式及振动扫描时间，人为输入扫描方式及时间，在液晶7上显示，4X4键盘6将指令发送给单片机1，来控制步进电机I的转动，体现出了人为控制编码扫描技术的优点。步进电机3转动时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12一起转动，从油门指定位置转到油门最小位置，在两个位置停留的时间，就是码源时间，在ー个周期编码序列扫描振动结束吋，冲击夯震源5振动扫描停止，等待下ー个指令。在冲击夯震源5振动时，会产生强大的冲击力，伴随着强大的冲击力，减震弹簧11和减震橡胶8会减少冲击カ对步进电机3的损坏，延长了步进电机3的使用寿命，起到了很好的保护作用。冲击夯震源编码电控工作方法，包括以下步骤步骤I :首先通过单片机I控制，4X4键盘6和液晶显示7进行系统自检，以保证系统的正常运行。步骤2 :通过4X4键盘6输入振动扫描编码序列及码源时间，在液晶7上显示，发 送给单片机I。步骤3 :单片机I接收到人为指令，当单片机I输出信号为O吋，电机驱动模块2驱动步进电机3带动冲击夯震源5油门在油门最小位置，此时震源为静止状态；当单片机I输出信号为I时，发送给步进电机驱动模块2，驱动步进电机3转动，步进电机3转动时，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12 —起转动，转到油门指定位置时停止,此时,冲击夯震源5开始振动扫描。步骤4 :在冲击夯震源5振动扫描时，会产生强大的冲击力，减震弹簧11和减震橡胶8会减少冲击カ对步进电机3的损坏，锁定螺栓固定在圆柱钢制套件12上，将步进电机转轴10与冲击夯震源5固定在一起，防止因冲击夯震源5振动，减震装置受外界影响。步骤5 :当冲击夯震源5振动扫描结束吋，步进电机转轴10带动冲击夯震源5油门及圆柱钢制套件12 —起转动，从油门指定位置转到油门最小位置，在两个位置停留的时间，就是码源时间，在ー个周期编码序列扫描振动结束吋，冲击夯震源5振动扫描停止，等待下ー个指令。
权利要求
1.一种冲击夯可控震源电控装置，其特征在于，是由单片机(I)通过人为控制4X4键盘(6)，选择编码序列，输入码源时间，将振动扫描编码序列及码源时间指令发送给步进电机驱动模块(2)，驱动步进电机(3)转动，经减震装置带动冲击夯震源(5)油门转动，冲击夯震源(5)按照编码扫描序列方式振动扫描。
2.按照权利要求I所述的冲击夯可控震源电控装置，其特征在于，减震装置(4)是由步进电机(3)和减震橡胶(8)固定在承重铁板(9)之上，步进电机转轴(10)与冲击夯震源(5)油门通过锁定螺栓(13)连接，圆柱钢制套件(12)下端固定在冲击夯震源(5)上，圆柱钢制套件(12)上端与承重铁板(9)之间有5 — IOcm的空间，圆柱钢制套件(12)通过锁定螺栓(13)固定各个钢柱，减震弹簧(11)置于圆柱钢制套件(12)内，圆柱钢制套件(12)对减震弹簧(11)限位，减震弹簧(11)的上端与承重铁板(9)接触，减震弹簧(11)的下端固定在冲击夯震源(5)上。
3.按照权利要求I所述的冲击夯可控震源电控装置，其特征在于，编码序列是由1111、.0、1、0、11、00、1、000 组成。
4.按照权利要求2所述的冲击夯可控震源电控装置，其特征在于，圆柱钢制套件(12)是由三个以上圆柱钢组成，所构成的空间平面直径略大于减震弹簧(11)的直径。
5.一种冲击夯可控震源电控装置的控制方法，其特征在于，包含以下步骤 ①、通过单片机I控制4X4键盘(6)和液晶显示(7)进行系统自检； ②、通过4X4键盘(6)输入振动扫描编码序列及码源时间，在液晶(7)上显示，并发送给单片机I ; ③、单片机⑴接收到人为指令，当单片机⑴输出信号为0时，电机驱动模块⑵驱动步进电机⑶带动冲击夯震源(5)油门在油门最小位置，此时夯击震源为静止状态；当单片机(I)输出信号为(I)时，发送给步进电机驱动模块(2)，驱动步进电机(3)转动，步进电机(3)转动时，步进电机转轴(10)带动冲击夯震源(5)油门及圆柱钢制套件(12) —起转动，转到油门指定位置时停止，此时，冲击夯震源(5)开始振动扫描； ④、在冲击夯震源(5)振动扫描时，会产生强大的冲击力，减震弹簧(11)和减震橡胶(8)会减少冲击力对步进电机(3)的损坏，锁定螺栓(13)固定在圆柱钢制套件(12)上，将步进电机转轴(10)与冲击夯震源(5)固定在一起，防止因冲击夯震源(5)振动； ⑤、当冲击夯震源(5)振动扫描结束时，步进电机转轴(10)带动冲击夯震源(5)油门及圆柱钢制套件(12) —起转动，从油门指定位置转到油门最小位置，在两个位置停留的时间，就是码源时间，在一个周期编码序列扫描振动结束时，冲击夯震源(5)振动扫描停止，等待下一个指令。
6.一种冲击夯可控震源电控装置的控制软件，其特征在于，包含以下步骤 a、当控制装置接通电源准备工作时，液晶显示首先进行系统初始化设置； b、显示冲击夯可控震源编码电控装置操作界面； C、系统进行键盘扫描； d、有按键按下，是，选择编码序列，按下编码序列对应的键盘按键，否，返回到液晶屏上显示选择编码序列； e、液晶显示屏显示选择编码序列，是，输入码源时间，否，返回； f、输入码源时间，码源时间在程序里有特定范围，当超出范围时，液晶显示提醒操作人员重新输入码源时间，是，启动冲击夯，否，返回到有按键按下； g、启动冲击夯，是，冲击夯可控震源按照选择好的编码序列及码源时间进行振动扫描; h、当本次扫描结束时，液晶显示会显示扫描结束，按下任意键，液晶显示在选择编码序列界面上，等待输入指令进行下一次扫描操作。
全文摘要
本发明涉及一种冲击夯可控震源控制装置及控制方法。是由单片机控制输出指令，通过键盘选择编码扫描方式，输入码源时间，将信号传送给电机驱动模块，驱动步进电机转动，达到控制冲击夯震源油门的功能，完成精确控制震源编码扫描振动；减震装置对电机起到了保护作用，延长电机的使用寿命。本发明不仅解决了冲击夯震源精确控制扫描时间和手动操作带来的对地震数据采集不准的问题，还解决了步进电机在振动扫描时易损坏，不适用于长时间野外作业等问题。冲击夯震源编码扫描的应用，提高了冲击震源的地震勘探分辨率，有效的压制相关干扰，大大的提高了信噪比，提高了工作效率，完善了冲击夯可控震源系统，使冲击夯震源更适于野外地震勘探。
文档编号G01V1/04GK102830425SQ20121035220
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
发明者林君, 佟训乾, 陈祖斌, 孙锋 申请人:吉林大学