重锤震源系统的制作方法

本实用新型涉及地球勘探领域，尤其涉及一种重锤震源系统。

背景技术：

在地球物理勘探技术领域，勘探人员可以通过重锤撞击地面的方式来制造出类似地震的震源，进而产生地震波，利用地震波来对需要勘探的地层进行多维勘探以及数据采集。这种撞击方式产生的震源称为重锤震源，该震源可以适用于小折射、浅层勘探中。

重锤震源系统包括重锤车，其用于带动重锤撞击地面，以及与重锤车有线或者无线连接的地震仪器。当震源发生时，设置在重锤车上的数据采集装置将获取到的震源信号发送给地震仪器，地震仪器收集地震信号并根据这些震源信号进行处理和分析。在实际的实验过程中，重锤车和地震仪器之间的信号传输需要一定时间；同时，重锤车和地震仪器上还需要分别对撞击信号进行译码和编码，使得震源信号产生的时间和地震仪器开始接收震源信号的时间之间存在时间差(参照图4所示)，从而造成信号延迟，降低了震源和地震仪器之间信号同步的精度。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供了一种重锤震源系统，重锤震源系统能解决上述问题中的至少一个。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种重锤震源系统，该重锤震源系统包括：

重锤车，所述重锤车上设置有能被提升并释放的重锤；

平板，设置在地面上，具有承受所述重锤撞击的撞击面，从而在所述重锤落下时能够将所述重锤的作用力均匀施加在地面上；

译码器，设置在所述重锤车上，能获取重锤震源的第一震源信号；

第一数字电台，所述第一数字电台与所述译码器电性连接；

第二数字电台，与所述第二数字电台无线连接，能接收所述第一震源信号；

编码器，与所述第二数字电台电性连接，所述编码器用于根据获取到的第一震源信号和预设时间参数生成待提供给地震仪器的第二震源信号；

地震仪器，与所述编码器电性连接，所述地震仪器用于接收所述第二震源信号。

进一步的，所述编码器包括：

输入装置，用于输入启动信号；

第一控制器，与所述输入装置电性连接，能接收所述输入装置输入的启动信号并将所述启动信号编码并发出，所述第一控制器用于根据获取到的第一震源信号和预设时间参数生成待提供给所述地震仪器的第二震源信号；地震仪器接口，设置在所述第一控制器上；

调制解调器，分别与所述第一控制器和所述第二数字电台电性连接，用于将所述第一控制器编码后的所述启动信号发送到所述第二数字电台上。

进一步的，所述译码器包括：

第二控制器，用于接收所述第二数字电台发出的编码后的启动信号并进行译码；

数据采集装置，与所述第二控制器电性连接，用于获取第一震源信号；所述数据采集装置包括平板冲击传感器，所述平板冲击传感器设置在所述平板上；

控制开关，与所述第二控制器电性连接，当所述控制开关接收到所述第二控 制器译码后的启动信号后，所述控制开关打开，重锤被释放。

进一步的，所述编码器包括：

输入装置，用于输入启动信号；

第一控制器，与所述输入装置电性连接，能接收所述输入装置输入的启动信号并将所述启动信号编码并发出，所述第一控制器用于根据获取到的第一震源信号和预设时间参数生成待提供给所述地震仪器的第二震源信号；

地震仪器接口，设置在所述第一控制器上；

调制解调器，分别与所述第一控制器和所述第二数字电台电性连接，用于将所述第一控制器编码后的所述启动信号发送到所述第二数字电台上；

所述译码器包括：

第二控制器，用于接收所述第二数字电台发出的编码后的所述启动信号并进行译码；

数据采集装置，与所述第二控制器电性连接，用于获取第一震源信号；

控制开关，与所述第二控制器电性连接，当所述控制开关接收到所述第二控制器译码后的启动信号后，所述控制开关打开，重锤被释放；

所述第一控制器和所述第二控制器包括一控制模块，所述控制模块包括控制电路，所述控制模块具有能与所述控制电路电性连接的地震仪器接口、调制调解器接口、数据采集装置接口、控制开关接口以及数字电台接口。

进一步的，所述第一控制器和所述第二控制器为MCU或FPGA。

进一步的，所述预设时间参数通过测量获得。

进一步的，所述第一震源信号的起始点与所述第二震源信号的起始点之间的时间差不大于40us。

进一步的，所述重锤车上设置有提升装置，所述重锤能被所述提升装置提升，所述控制开关设在所述提升装置上，当所述控制开关接收到所述启动信号后， 所述控制装置打开，从而将被提升的重锤从所述提升装置上释放。

进一步的，所述数据采集装置包括传感器，所述传感器用于采集重锤撞击平板信号、地面检波器信号。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的重锤震源系统，编码器可以将获取所述第二数字电台接收到的第一震源信号并将预设时间参数与所述第一震源信号结合生成第二震源信号，使得地震仪器获取的第二震源信号的时间和重锤震源产生第一震源信号的时间的差值调整在合理的区间内，进而可以提高震源和地震仪器之间信号同步的精度。

另外，重锤震源和地震仪器之间采用无线电台的方式进行信号传输，使得操作人员可以远距离的获取重锤震源的撞击信号，使得操作员能够对重锤震源系统进行遥控操作。

同时，震源的重锤撞击信号及其它与质量监控有关的信号传递给操作人员，以方便后期进行质量控制，提高地震数据品质和生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种重锤震源系统的结构示意图；

图2为本实用新型的编码器的结构示意图；

图3为本实用新型的译码器的结构示意图；

图4为未结合预设时间参数之前第一震源信号和第二震源信号之间数传延迟的示意图；

图5为结合预设时间参数之后第一震源信号和第二震源信号之间数传延迟的示意图。

以上附图说明：1、重锤车；11、重锤；12、提升装置；2、平板；3、译码 器；4、第一数字电台；5、第二数字电台；6、编码器；7、地震仪器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围作出更为清楚明确的界定。

本实用新型的一种重锤11震源系统，参照图1所示，该重锤11震源系统包括：重锤车1，重锤车1上设置有能被提升并释放的重锤11；平板2，设置在地面上，具有承受重锤11撞击的撞击面，从而在重锤11落下时能够将重锤11的作用力均匀施加在地面上；译码器3，设置在重锤车1上，能获取重锤11震源的第一震源信号；第一数字电台4，第一数字电台4与译码器3电性连接；第二数字电台5，与第二数字电台5无线连接，能接收第一震源信号；编码器6，与第二数字电台5电性连接，编码器6用于根据获取到的第一震源信号和预设时间参数生成待提供给地震仪器7的第二震源信号；地震仪器7，与控制器电性连接，地震仪器7用于接收第二震源信号。

通过上述描述可以看出，本实用新型的重锤11震源系统，编码器6可以接收译码器3发送的第一震源信号并将预设时间参数与第一震源信号结合生成第二震源信号，使得地震仪器7获取的第二震源信号的时间和重锤11震源产生第一震源信号的时间的差值调整在合理的区间内，进而可以提高震源和地震仪器7之间信号同步的精度。

另外，重锤11震源和地震仪器7之间采用无线电台的方式进行信号传输，使得操作人员可以远距离控制重锤11震源的工作状态并获取重锤11震源的震源信号，使得操作员能够对重锤震源系统进行遥控操作。同时，震源的重锤撞击信号及其它与质量监控有关的信号传递给操作人员，以方便后期进行质量控制，提高地震数据品质和生产效率。

在本实施方式中，参照图1所示，重锤车1上还可以设置有提升装置12。提升装置12可以为一吊机，使得重锤11可以被提升装置12向上提升到合适的高度。重锤车1上还设置有控制开关，控制开关可设置在提升装置12上。当控制开关获取译码器3发出的启动信号后，控制装置打开，使得重锤11从提升装置12上释放，重锤11进而撞击地面产生震源。

在另一个优选的实施方式中，重锤车1上还可以设置有压力装置，其可以带动重锤11撞击地面进而制造震源。本实施例不对本申请如何使重锤11撞击地面而制造震源的方式作具体的限制。

在本实施方式，参照图2所示，编码器6除了能将获取第二数字电台5接收到的第一震源信号并将预设时间参数与第一震源信号结合生成第二震源信号外。编码器6还包括输入装置，其用于输入启动的信号。在启动重锤11震源之前，操作人员可以通过输入装置向编码器6中输入启动信号，例如，重锤11的释放时间，数据的采集时间等启动信号。优选的，输入装置可以为键盘。

在本实施方式中，编码器6还可以包括第一控制器，其可以与输入装置电性连接，并接收输入装置输入的启动信号，再对启动信号进行编码并发送给第二数字电台5，第二数字电台5可进一步的将编码后的启动信号发送给重锤车1。

编码器6上还设置有地震仪器7接口。具体的，地震仪器7接口可以设置在第一控制器上，地震仪器7可以通过地震仪器7接口与第一控制器相连接，进而接收将预设时间参数与第一震源信号结合生成第二震源信号。

第二数字电台5和编码器6的第一控制器之间还可以设置有调制解调器，调制解调器的一端与第二数字电台5电性连接，调制解调器的另一端与第一控制器电性连接，调制解调器可以接收第一控制器编码后的启动信号，然后调制解调器的部分电路对启动信号进行封装，再将封装后的启动信号发送给第一数字电路，同时采用冗余校验措施，保证信号传输的稳定可靠。

在本实施方式中，参照图3所示，译码器3除了获取重锤11震源的第一震 源信号并将其发出外，译码器3还能接收编码器6发出的启动信号，译码器3接收到启动信号后可以将启动信号进行译码然后将译码完的启动信号发生给控制装置，以启动震源。

更为详细的，译码器3可以包括第二控制器，该装置可以用于接收第二数字电台5发出的编码后的启动信号并进行译码。译码器3还包括数据采集装置，数据采集装置可以与第二控制器电性连接，用以获取重锤11震源启动后产生的第一震源信号。优选的，数据采集装置可以包括设置在重重锤车1以及震源附近的传感器。传感器可以获取震动的强度以及波形等信号，数据采集装置可以将这些信号作为第一震源信号发送给第二控制器。

译码器3还包括控制开关，控制开关可以设置在重锤车1的提升装置12上。控制开关与第二控制器电性连接，当控制开关接收到第二控制器译码后的启动信号后，控制开关打开，重锤11被释放。

译码器3上还设置有定位组件，该定位组件用于获取重锤11震源的位置信息和启动时间，进而可以进一步的确定震源发生的绝对时间和具体坐标。

在一个优选的实施方式中，为了设备的同一性和后期更方便的维护，第一控制器和第二控制器可以相同，即除了分别与第一控制器以及第二控制器相连接的其它装置不同外，第一控制器和第二控制器包括一控制模块，控制模块包括控制电路和基于该硬件电路的程序，控制模块具有能与控制电路电性连接的地震仪器接口、调制调解器接口、数据采集装置、接口、控制开关接口以及数字电台接口。控制模块具有地震仪器接口、调制调解器接口、数据采集装置接口、控制开关接口以及数字电台接口。第一控制器上设置有地震仪器接口、调制解调器等，第二控制器上设置有数据采集装置、定位组件等。使得第一控制器和第二控制其具有参数设置/存储、精确计时、与采集仪器的通讯、采集数据并存储、数据解码编码、驱动控制等功能。第一控制器和第二控制器的硬件电路相同。更优选的，第一控制器和第二控制器为基于可编程的MCU(Micro Control Unit)或者FPGA(Field Programable Gate Array)的电路设计。

在本实施方式中，预设时间参数可以通过测量获得。具体的，在对重锤11震源的撞击信号采集的过程中，可以先将前几次通过定位组件获取到的重锤11震源的绝对时间(实际发生的时间)和地震仪器7采集到撞击信号的相对时间(地震仪器7上显示的时间)进行对比，进而确定绝对时间和相对时间之间的差值，然后根据差值确定预设时间参数。在后期继续对重锤11震源的撞击信号的采集的过程中，第一控制器可以将获取第二数字电台5接收到的撞击信号并将预设时间参数与第一震源信号结合生成第二震源信号，使得地震仪器7获取的第二震源信号的时间和重锤11震源产生撞击信号的时间的差值调整在可以与要求的区间内(参照图4以及图5所示)，进而可以提高震源和地震仪器7之间数据传输的同步精度。具体的，第一震源信号与第二震源信号之间的时间差不大于40us。

参照图2所示，该图可以表示为本实用新型的工作时的步骤，其中包括：

数据采集装置获取重锤11震源的工作状态，当数据采集装置获取到重锤11震源处于Ready时，向译码器3发送状态信息，译码器3接收到状态信息后，将状态信息通过第一数字电台4发送给第二数字电台5。其中，数据采集装置上可以设置有传感器，其可以获取重锤11震源的工作状态并将重锤11震源的工作状态发送给数据采集装置。

第二数字电台5接收到第一数字电台4发出的状态信息后，第二数字电台5将接收到的状态信息发送给编码器6，当编码器6接收到Ready信号后，操作人员通过输入装置将启动信号输入到编码器6中。

编码器6将启动信号进行编码，然后将编码后的启动信号通过第二数字电台5发送给第一数字电台4。第一数字电台4接收第二数字电台5发送的启动信号，并将启动信号发生给译码器3，译码器3将启动信号进行译码，并将译码完成后的启动信号发送给控制开关。

控制开关接收到译码器3发出的启动信号后，控制开关打开，被抬升后的重锤11被释放，重锤11撞击平板2而产生重锤11震源。数据采集装置在重锤 11震源产生时对震源的信号进行采集进而获取重锤11震源的第一震源信号，并将第一震源信号发送到译码器3上。

译码器3接收到第一震源信号后，通过第一数字电台4将第一震源信号发送给第二数字电台5，第二数字电台5接收到第一震源信号后可以将该信号再发送给编码器6，编码器6将预设时间参数与第一震源信号结合生成第二震源信号，与编码器6电性连接的地震仪器7再对第二震源信号进行收集。

在本步骤中，重锤11震源上可以设置有译码器3，其用于接收重锤11震源发出的启动指令，并将启动指令转换为能控制重锤11震源的控制信号。重锤11震源上还可以设置有启动装置，其可以接收译码器3的控制信号，并根据信号启动重锤11震源。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

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