专利名称：一种多功能工程质量检测仪及地震成像观测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程物探领域，尤其涉及一种多功能质量检测仪及地震成像观测 系统。
背景技术：
工程物探是近几年来地球物理学发展的一个新的前沿领域，是应用地球物理手段 来解决工程地质勘探和工程质量检测等问题。与常规的钻探、岩土试验等方法相比，工程物 探不仅具有无损、原位、费用适中等优点；而且还具有效率高、成果剖面连续、直观等特点， 因而得到了广泛关注，其应用领域涉及到基础建设的各个方面。浅层地震成像、瞬态面波勘探、PS波速测井、以及振动信号监测是工程物探中最长 用的方法，这几种方法有一个共同的特点是属于弹性波信号测试与分析，因此仪器的测试 原理和性能指标要求基本相同。然而，长期以来由于受到测试方法、仪器和软件技术等方面 的限制，一般不同的方法需要用不同的仪器设备来完成。其明显的缺点是资源浪费，增加了 仪器设备的购买和维修成本；另一方面常规地震和面波勘探，一般需要用12通道或者更多 通道的地震仪，仪器重量大携带和操作很不方便，直接影响了工作进度和效率。如附图3所示，是一种高效率、应用效果很好的多次覆盖地震成像观测系统。观测
系统图的绘制方法是，首先把分布在测线上的激发点sil，S12，S21，S22，.......按
一定比例标在水平直线上，然后从激发点向两侧做与测线成45。角的斜线，组成坐标网。当 地质界面水平时，应用观测系统图可以清晰的表明现场观测方式与界面反射段对应关系， 例如线段Sll-A表示在Sll点激发信号，检波器排列在S11-S12之间接收，并且线段Sll-A 向下的投影与界面上的反射段相对应。同样线段S12-A表示在S12点激发信号，检波器排 列仍在S11-S12之间接收，线段S12-A向下的投影与界面上的反射段相对应。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于工程物探中地震成像、瞬态面波、PS波速测 井、以及振动信号监测与分析的多功能工程质量检测仪。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下—种多功能工程质量检测仪，包括壳体、信号输入端、信号输出端，所述的信号输 出端为无线传输接口，所述的壳体内部包括前置放大模块、信号采集模块、无线数据传输 模块，外界传输过来的信号通过信号输入端传入壳体内部的前置放大模块进行处理后传入 信号采集模块，所述的信号采集模块对信号进行处理后将信号传入无线传输模块，所述的 无线传输模块将信号通过信号输出端发送出去。所述的信号输入端为传感器接口。所述的无线数据传输模块为Wi-Fi无线通信模块，所述的无线传输接口为Wi-Fi 天线接口。所述的前置放大模块包括至少四个信号放大通道，所述的信号采集模块包括至少四个信号采集通道。本实用新型的另一目的在于提供一种地震成像观测系统，包括以上所述的多功 能工程质量检测仪、用于对信号进行成像观测的PC机、检波器，所述的检波器通过所述的 多功能工程质量检测仪的信号输入端与所述的多功能工程质量检测仪连接，所述的PC机 通过所述的多功能工程质量检测仪的信号输出端与多功能工程质量检测仪连接。所述的多功能工程质量检测仪的信号输出端为Wi-Fi天线接口，所述的PC机通过 与Wi-Fi天线接口连接的Wi-Fi天线与所述的多功能工程质量检测仪连接。所述的检波器数量至少为1个。优化的，所述的检波器数量为四个，四个检波器呈直线排列。优化的，所述检波器之间间距为lm_2m。优化的，所述的检波器两端或呈直线排列的检波器排列两端有振源。本实用新型的有益效果本实用新型基于虚拟仪器和Wi-Fi无线设计，因此与现有仪器相比较，不仅具有 轻便节能、性能稳定等优点，同时具有多功能和使用操作简单等特点。可在不方便或无法进 行布线的测量应用中使用，增强了测试设备使用的灵活性和方便性。

图1为本实用新型一种多功能质量检测仪的结构框图；图2为本实用新型一种地震成像观测系统的结构框图；图3为背景技术中地震反射观测原理图；图4为本实用新型一种地震成像观测系统一实施例的成像原理示意图；图5为本实用新型一种一种多功能质量检测仪的前置放大模块一实施例原理图。
具体实施方式
参见附图1，一种多功能工程质量检测仪，包括壳体1、信号输入端2、信号输出端 3，所述的信号输出端为无线传输接口，所述的壳体内部包括前置放大模块、信号采集模 块、无线数据传输模块，外界传输过来的信号通过信号输入端1传入壳体内部的前置放大 模块4进行处理后传入信号采集模块，所述的信号采集模块对信号进行处理后将信号传入 无线传输模块，所述的无线传输模块将信号通过信号输出端3发送出去。所述的信号输入端2为传感器接口。所述的无线数据传输模块为Wi-Fi无线通信模块，所述的无线传输接口为Wi-Fi 天线接口。所述的信号采集模块和无线数据传输模块发送分别选用支持虚拟仪器技术开发 的NI 9234和NI WLS 9163模块，具有很高的性价比。信号采集模块(Ni 9234)的输入范围是士5V，但是实际探测时检波器接收到的信 号一般十分微弱(约十几个毫伏)，如果不能对实测信号进行高精度放大调理，充分利用信 号采集模块的动态范围，则采集到的信号与真实结果将相差迥异。因此，在检波器信号输入 到信号采集模块进行A/D模数转换之前，需要首先进行高精度放大调理。在实际应用时，地 震检波器输出的模拟电压具有信号微弱、输出阻抗低、动态范围大、全差分输出等特点。因 此，前置放大模块包括四个信号放大通道采用全差分输入方式、以及高输入阻抗和低输出阻抗设计，放大倍数设置为200并且可调，具有高共模噪声抑制功能。参见附图5，所述的前置放大模块包括四个信号放大通道，各个通道结构相同，参 见附图5，对于每通道的弱信号前置差分放大电路实施例由差分输入平衡基准电路Part_ Α、包含输入过压保护装置的精密仪表放大电路Part_B、差分放大电路Part_C以及滤波电 路次串联构成。差分输入平衡基准电路Part_A包含Rml和Rnl，其中选取Rml和Rnl阻值均为100K Ω ； 精密仪表放大电路Part_B采用高共模抑制比、低噪声集成精密仪表放大器INA128和一个 增益调节电阻Rgl构成，选取Rgl为200 Ω使放大倍数配置为251倍；差分放大电路Part_C 选取电阻Rhl和Ril均为100KΩ，运算放大器选取低噪声低输入偏置运算放大器0Ρ1177实 现差分放大；低通滤波电路Part_D选取RC实现IKHz低通滤波功能。所述的差分输入平衡基准电路Part_A包含Rml和Rnl，其中选取Rml和Rnl阻值均为 100K Ω，用于提供输入差分信号参考基准，使输入差分信号在参考基准上下浮动，所述的参 考基准为电源地。所述的包含输入过压保护装置的精密仪表放大电路低噪声、高输入阻 抗、低输出阻抗、高增益以及具有输入过压保护功能的电路，采用高共模抑制比、低噪声集 成精密仪表放大器INA128和一个增益调节电阻Rgl构成，选取Rgl为200 Ω使放大倍数配置 为251倍。差分输入平衡基准电路Part_A输出的信号经过该仪表放大电路放大，其中附图 5中精密仪表放大电路Part_B参数满足Ral = Rbl ；Rcl = Rdl ；Rel = Rfl ；Rhl = Ril，Veefi由附 图5中Part_C部分反馈电路输出提供。其放大增益通过修改Rgl电阻值实现。所述的差分放大电路Part_C，选取电阻Rhl和Ril均为100K Ω，运算放大器选取低 噪声低输入偏置运算放大器0Ρ1177实现差分放大，所述的滤波电路Part_D由两个RC低通无源滤波电路分别对差分放大输出信号的 正信号和负信号进行IKHz低通滤波，实现差模噪声抑制功能。参见附图2，一种地震成像观测系统，包括以上所述的多功能工程质量检测仪、 用于对信号进行成像观测的PC机、检波器，所述的检波器通过所述的多功能工程质量检测 仪的信号输入端与所述的多功能工程质量检测仪连接，所述的PC机通过所述的多功能工 程质量检测仪的信号输出端与多功能工程质量检测仪连接。所述的多功能工程质量检测仪 的信号输出端为Wi-Fi天线接口，所述的PC机通过与Wi-Fi天线接口连接的Wi-Fi天线与 所述的多功能工程质量检测仪组成的无线传输线路连接。参见附图4，所述的检波器数量为四个①、②、③、④，四个检波器呈直线排列，检 波器之间间距为2m，排列长度为6m。振源在检波器排列两端附近激发，偏移距近似为零。软 件设置信号自动触发采集，避免了使用激发开关信号所带来的麻烦与不便，提高了工作效 率。采用在检测器排列两端激发接收信号方式，可以均勻的接收到地质界面上更多的反射 信号，界面反射点间距为lm。在每个排列两端分别激发采集信号之后，检波器排列同时向前 移动4m，可以实现两次覆盖观测方式，扩大反射信号叠加次数，达到增强反射信号能量、提 高成像质量的目的。其中S11、S12为四个检波器的第一排列激发点位，S21、S22为向前移 动4米后的激发点位，S3US32为四个检波器再次向前移动4米后的激发点位。本实用新型同时可应用于工程物探中瞬态面波勘探、PS波速测井、以及振动信号 测试与分析等方面，且已经取得了很好的应用效果。具体应用时，首先需要选择与探测方法要求相匹配的检波器和应用软件，然后根据所确定的观测系统进行现场信号采集，之后进 行相应的室内资料整理和分析处理。
权利要求一种多功能工程质量检测仪，包括壳体、信号输入端、信号输出端，其特征在于所述的信号输出端为无线传输接口，所述的壳体内部包括前置放大模块、信号采集模块、无线数据传输模块，外界传输过来的信号通过信号输入端传入壳体内部的前置放大模块进行处理后传入信号采集模块，所述的信号采集模块对信号进行处理后将信号传入无线传输模块，所述的无线传输模块将信号通过信号输出端发送出去。
2.根据权利要求1所述的多功能工程质量检测仪，其特征在于所述的信号输入端为 传感器接口。
3.根据权利要求1所述的多功能工程质量检测仪，其特征在于所述的无线数据传输 模块为Wi-Fi无线通信模块，所述的无线传输接口为Wi-Fi天线接口。
4.根据权利要求1所述的多功能工程质量检测仪，其特征在于所述的前置放大模块 包括至少四个信号放大通道，所述的采集模块包括至少四个信号采集通道。
5.一种地震成像观测系统，其特征在于包括权利要求1-4任一所述的多功能工程质 量检测仪、用于对信号进行成像观测的PC机、检波器，所述的检波器通过所述的多功能工 程质量检测仪的信号输入端与所述的多功能工程质量检测仪连接，所述的PC机通过所述 的多功能工程质量检测仪的信号输出端与多功能工程质量检测仪连接。
6.根据权利要求5所述的地震成像观测系统，其特征在于所述的多功能工程质量检 测仪的信号输出端为Wi-Fi天线接口，所述的PC机通过与Wi-Fi天线接口连接的Wi-Fi天 线与所述的多功能工程质量检测仪连接。
7.根据权利要求5所述的地震成像观测系统，其特征在于所述的检波器数量至少为1个。
8.根据权利要求5所述的地震成像观测系统，其特征在于所述的检波器数量为四个， 四个检波器呈直线排列。
9.根据权利要求8所述的地震成像覆盖观测系统，其特征在于所述检波器之间间距 为 lm-2m。
10.根据权利要求7-9任一所述的地震成像观测系统，其特征在于所述的检波器两端 或呈直线排列的检波器排列两端有振源。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能工程质量检测仪，包括壳体、信号输入端、信号输出端，所述的信号输出端为无线传输接口，所述的壳体内部包括前置放大模块、信号采集模块、无线数据传输模块，本实用新型还提供了一种地震成像观测系统，包括以上所述的多功能工程质量检测仪、用于对信号进行成像观测的PC机、检波器。本实用新型基于虚拟仪器和Wi-Fi无线设计，因此与现有仪器相比较，不仅具有轻便节能、性能稳定等优点，同时具有多功能和使用操作简单等特点。可在不方便或无法进行布线的测量应用中使用，增强了测试设备使用的灵活性和方便性。
文档编号G01V1/22GK201654245SQ201020157310
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者刘浩, 王运生, 陈志 申请人:云南航天工程物探检测股份有限公司;王运生