地表微震定位校正的敲击装置

1637 编辑：中冶有色技术网来源：大连理工大学

2022-02-10 14:55:04

权利要求

1.地表微震定位校正的敲击装置，其特征在于，包括：锤架系统、控制系统、采集系统、计时系统，所述锤架系统内置所述控制系统、采集系统、计时系统；所述锤架系统包括：锤柄(1)、锤头(2)；所述控制系统包括：按钮A(7)、按钮B(8)、控制杆(9)、摩擦片(10)；所述计时系统包括：正极片(12)、负极片(13)、绝缘板(14)、弹簧(15)、导线(16)、计时器(17)；所述锤柄(1)与锤头(2)连接，所述按钮A(7)穿过所述锤头(2)的锤击面(3)进入锤头(2)内部，所述按钮B(8)穿过所述锤头(2)的显示面(4)进入锤头(2)内部，所述按钮A(7)与所述锤头(2)内部的控制杆(9)连接，所述控制杆(9)与所述绝缘板(14)连接，所述绝缘板(14)与所述按钮B(8)连接，所述控制杆(9)上安装所述摩擦片(10)，所述负极片(13)与所述绝缘板(14)连接，所述弹簧(15)一端与所述负极片(13)可连通或断开连接，所述弹簧(15)另一端与所述正极片(12)连接，所述正极片(12)、负极片(13)通过导线(16)分别与所述计时器(17)连接。

2.如权利要求1所述的地表微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述锤架系统还包括：上盖(5)、稳定框(6)、固定杆(11)，所述锤头(2)内侧设置所述上盖(5)，所述上盖(5)内侧设置所述稳定框(6)，若干个所述固定杆(11)一端连接所述稳定框(6)、另一端穿入所述上盖(5)和锤头(2)进行固定。

3.如权利要求1所述的地表微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述采集系统还包括：加速度传感器(18)、信号调理模块(19)、存储模块(20)、波形显示器(21)、USB插口(22)、供电模块(23)、所述加速度传感器(18)安装在所述锤头(2)的锤击面(3)一侧，所述加速度传感器(18)在所述锤头(2)内部依次连接所述信号调理模块(19)、存储模块(20)、波形显示器(21)，所述波形显示器(21)安装在所述锤头(2)的显示面(4)一侧，所述波形显示器(21)上设有所述USB插口(22)，所述供电模块(23)分别与所述加速度传感器(18)、信号调理模块(19)、存储模块(20)、波形显示器(21)连接。

4.如权利要求3所述的地表微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述采集系统还包括：信号放大单元(24)、A/D转换单元(25)、CPU单元(26)，所述加速度传感器(18)依次连接所述信号放大单元(24)、A/D转换单元(25)、CPU单元(26)、存储模块(20)。

5.如权利要求1所述的地表微震定位校正的敲击装置，其特征在于，所述绝缘板(14)设有固定点(27)、凹槽(28)、通孔(29)，所述固定点(27)和通孔(29)分别设置在所述凹槽(28)的两端。

说明书

技术领域

本发明属于岩体工程技术领域，包含采矿、水利水电、交通等，尤其涉及一种岩体地表微震监测的校正定位的装置。

背景技术

随着岩体工程不断发展，岩体内应力分布不断变化，可能带来地压灾害的发生。微震监测技术首先在国外岩爆预测领域获得了广泛研究和应用，如南非、波兰、加拿大、美国、澳大利亚、法国等国家，近年来，微震监测技术被越来越广泛地应用到我国岩体工程的稳定性监测领域。微震监测技术作为一种实时监控岩体施工范围内微破裂事件的技术，能够全面有效地监控岩体工程地区地压活动状况，从三维空间角度实时记录和跟踪岩体在施工活动扰动下岩石微破裂的萌生、发育和扩展的趋势，实时定量监测岩体破坏全过程，可大大提高了监测工作的科学性，也使岩体灾害预警中有较高的准确性和超前性。现阶段工程安全管理工作已经逐步实现对微震监测技术的大面积使用，这对工程施工安全管理工作整体水平以及质量的提升都有较为重要的作用与意义，微震监测已经是岩土工程安全、高效生产最重要的技术之一。

微震主要是在岩层受到破坏时出现，在岩土体不断施工过程当中也呈现出不断增加的状态，在高应力的作用之下，岩层内部所积攒的能量最终会以一定的形式进行释放与传播。这与地震时所产生的地震波之间具有一定的相似性，同时还会有不可避免的微震现象出现。从国内外微震监测技术的发展现状来看，微震监测技术还存在一些问题，其中监测精度问题备受关注，所以在监测开始前的校正时间、波速、定位等因素至关重要。通常工作人员用锤子敲击地面，然后按计时器记录初始时间t0，当第i个传感器接受到信号后记录时间ti，然后根据vi＝si/(ti-t0)进行校正。但由于不同工作人员的反映速度不同、而且人的反应速度相对波速传播速度较慢，导致记录的时间不精确，以至于计算波速不准确，导致震源定位位置存在偏差。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种地表微震定位校正的敲击装置，该装置可以消除人为因素对微震波到达的绝对时间的影响并提高定位的精度，使岩土工程安全得到保障。

技术方案如下：

一种地表微震定位校正的敲击装置，包括：锤架系统、控制系统、采集系统、计时系统，所述锤架系统内置所述控制系统、采集系统、计时系统；所述锤架系统包括：锤柄、锤头；所述控制系统包括：按钮A、按钮B、控制杆、摩擦片；所述计时系统包括：正极片、负极片、绝缘板、弹簧、导线、计时器；所述锤柄与锤头连接，所述按钮A穿过所述锤头的锤击面进入锤头内部，所述按钮B穿过所述锤头的显示面进入锤头内部，所述按钮A与所述锤头内部的控制杆连接，所述控制杆与所述绝缘板连接，所述绝缘板与所述按钮B连接，所述控制杆上安装所述摩擦片，所述负极片与所述绝缘板连接，所述弹簧一端与所述负极片可连通或断开连接，所述弹簧另一端与所述正极片连接，所述正极片、负极片通过导线分别与所述计时器连接。

进一步的，所述锤架系统还包括：上盖、稳定框、固定杆，所述锤头内侧设置所述上盖，所述上盖内侧设置所述稳定框，若干个所述固定杆一端连接所述稳定框、另一端穿入所述上盖和锤头进行固定。

进一步的，所述采集系统还包括：加速度传感器、信号调理模块、存储模块、波形显示器、USB插口、供电模块、所述加速度传感器安装在所述锤头的锤击面一侧，所述加速度传感器在所述锤头内部依次连接所述信号调理模块、存储模块、波形显示器，所述波形显示器安装在所述锤头的显示面一侧，所述波形显示器上设有所述USB插口，所述供电模块分别与所述加速度传感器、信号调理模块、存储模块、波形显示器连接。

进一步的，所述信号调理模块包括：信号放大单元、A/D转换单元、CPU单元，所述加速度传感器依次连接所述信号放大单元、A/D转换单元、CPU单元、存储模块。

进一步的，所述绝缘板设有固定点、凹槽、通孔，所述固定点和通孔分别设置在所述凹槽的两端。

有益效果：

本发明所述的地表微震定位校正的敲击装置能有效避免因地表敲击后工作人员反应慢产生的计时误差影响定位的精度，使岩土施工安全得到保障；能记录敲击波形，校正监测系统监测的波形；便于携带、操作方便、价格低廉。

附图说明

图1为本发明敲击锤结构示意图；

图2为本发明采集系统结构示意图；

图3为本发明绝缘片结构示意图；

图中附图标记如下：1-锤柄、2-锤头、3-锤击面、4-显示面、5-上盖、6-稳定框、7-按钮A、8-按钮B、9-控制杆、10-摩擦片、11-固定杆、12-正极片、13-负极片、14-绝缘板、15-弹簧、16-导线、17-计时器、18-加速度传感器、19-信号调理模块、20-存储模块、21-波形显示器、22-USB插口、23-供电模块、24-信号放大单元、25-A/D转换单元、26-CPU单元、27-固定点、28-凹槽、29-通孔。

具体实施方式

下面结合附图1-3对地表微震定位校正的敲击装置做进一步说明。

实施例1

一种地表微震定位校正的敲击装置，包括：锤架系统、控制系统、采集系统、计时系统，所述锤架系统内置所述控制系统、采集系统、计时系统；所述锤架系统包括：锤柄1、锤头2；所述控制系统包括：按钮A7、按钮B8、控制杆9、摩擦片10；所述计时系统包括：正极片12、负极片13、绝缘板14、弹簧15、导线16、计时器17；所述锤柄1与锤头2连接，所述按钮A7穿过所述锤头2的锤击面3进入锤头2内部，所述按钮B8穿过所述锤头2的显示面4进入锤头2内部，所述按钮A7与所述锤头2内部的控制杆9连接，所述控制杆9与所述绝缘板14连接，所述绝缘板14与所述按钮B8连接，所述控制杆9上安装所述摩擦片10，所述负极片13与所述绝缘板14连接，所述弹簧15一端与所述负极片13可连通或断开连接，所述弹簧15另一端与所述正极片12连接，所述正极片12、负极片13通过导线16分别与所述计时器17连接。

所述锤架系统还包括：上盖5、稳定框6、固定杆11，所述锤头2内侧设置所述上盖5，所述上盖5内侧设置所述稳定框6，若干个所述固定杆11一端连接所述稳定框6、另一端穿入所述上盖5和锤头2进行固定。

所述采集系统还包括：加速度传感器18、信号调理模块19、存储模块20、波形显示器21、USB插口22、供电模块23、所述加速度传感器18安装在所述锤头2的锤击面3一侧，所述加速度传感器18在所述锤头2内部依次连接所述信号调理模块19、存储模块20、波形显示器21，所述波形显示器21安装在所述锤头2的显示面4一侧，所述波形显示器21上设有所述USB插口22，所述供电模块23分别与所述加速度传感器18、信号调理模块19、存储模块20、波形显示器21连接。所述信号调理模块19包括：信号放大单元24、A/D转换单元25、CPU单元26，所述加速度传感器18依次连接所述信号放大单元24、A/D转换单元25、CPU单元26、存储模块20。

所述绝缘板14设有固定点27、凹槽28、通孔29，所述固定点27和通孔29分别设置在所述凹槽28的两端。

打开上盖5将锤头2内部固定好，并将供电模块23换成满电的蓄电池，然后将上盖5关闭，计时系统和采集系统主要由稳定框6和固定杆11固定，再将显示面4上的按钮B8按下，此时锤击面3上的按钮A7突出，然后将波形显示器21打开，调整到工作状态，再打开计时器17，调整完毕后握住锤柄1在设定好的点进行敲击。敲击时按钮A7向上移动，带动控制杆9向上移动，控制杆9带动绝缘板14向上移动，此时弹簧从固定点27移出通过凹槽28移向通孔29，当按钮A7全部进入锤头2时锤击面3与地面接触，这时弹簧15由凹槽28滑动到通孔29，弹簧15通过通孔29与负极片13连接，即正极片12和负极片13连接，正极片12和负极片通过导线16与计时器17形成闭合回路，计时器17开始计时，按钮B全部移出显示面4，摩擦片10通过摩擦力将整个控制杆9固定。

另一面，当锤击面3与地面接触时，加速度传感器18接收到震动波，并将震动波传输到信息调理模块19中的信号放大单元24，信号调理模块19内部包括信号放大单元24、A/D转换单元25和CPU单元26，信号放大单元24将信号放大后传递到A/D转换单元25，A/D转换单元25将信号放大后的模拟信号转变为可以识别的数字信号，再传给CPU单元26，CPU单元26是用来解释、执行指令以及处理数据。CPU单元26将处理过的数据传输到存储模块20进行存储，最后由波形显示器21显示波形，波形显示器21上有USB插口22，用来导出采集系统采集的数据，待微震传感器接收到信号后结束计时器17计时，通过USB插口22导出敲击锤的震动波与微震传感器接收到信号进行对比，通过计时器17记录的时间和微震传感器接收到信号计算震源位置，若不准去进行合理校正，校正结束。

实施例2

本发明主要创新点是避免因地表敲击后人为按表反应慢产生的误差，提供一种地表微震定位校正的敲击装置。

该装置包括锤架系统、控制系统、采集系统和计时系统几部分。适用于避免因地表敲击后工作人员反应慢产生的计时误差，影响微震监测定位系统前期的校正。

(1)锤架系统

锤架系统主要由锤柄1、锤头2、锤击面3、显示面4、上盖5、稳定框6、固定杆11组成。

(2)控制系统

控制系统主要由按钮A7、按钮B8、控制杆9、摩擦片10组成。

(3)采集系统

采集系统主要由加速度传感器18、信号调理模块19、存储模块20、波形显示器21、USB插口22、供电模块23、信号放大单元24、A/D转换单元25、CPU单元26组成。

(4)计时系统

计时系统主要由正极片12、负极片13、绝缘板14、弹簧15、导线16、计时器17、固定点27、凹槽28、通孔29组成。

参见图1，锤柄1和锤头2连接构成敲击锤整体轮廓，控制系统主要由锤头2固定，计时系统和采集系统主要由稳定框6和固定杆11固定。锤头2上有上盖5，打开上盖5可对锤头内部进行调整，锤头2下表面的锤击面3敲击时和地面接触，敲击前按钮A7突出，敲击后进入锤头2里面，摩擦片10提供一定摩擦力，使控制杆9不能随意滑动，控制杆9下端连接按钮A7上端连接绝缘片14，绝缘片14上端连接按钮B8，锤头2上表面的显示面4包括计时器17、按钮B8和波形显示器21，按钮B8在敲击前是在锤头2里面，敲击后突出。弹簧15一端固定在正极片12上，另一端顶在绝缘板的14上，正极片12和负极片13通过导线16与计时器17连接。采集系统的加速度传感器18固定在锤头2底部的敲击面3上，用来接收锤头与地面撞击产生的震动波，加速度传感器18上面连接信号调理模块19，信号调理模块19上面依次连接存储模块20和波形显示器21，波形显示器21上有USB插口22，用来导出采集系统采集的数据，供电模块23主要由蓄电池构成，供电模块23与加速度传感器18、信号调理模块19、存储模块20和波形显示器21连接，为其供电。

参见图2，信号调理模块19内部包括信号放大单元24、A/D转换单元25和CPU单元，加速度传感器18采集到震动信号后传递给信号放大单元24将信号放大，再通过A/D转换单元25将电信号转化为数字信号，然后CPU模块26用来解释、执行指令以及处理数据，存储模块20将CPU模块26处理过的数据存储起来并发送到波形显示器21，波形显示器21出现震动波的曲线。供电模块23为采集系统供电。

信号放大单元24是利用具有放大功能的电子电路，将微弱的模拟信号放大处理，转换成我们所需要的信号。

A/D转换单元25将信号放大后的模拟信号转变为可以识别的数字信号，整个过程分为采样、保持、量化、和编码四个步骤，然后再送到CPU模块。

CPU单元26是用来解释、执行指令以及处理数据。

参见图3，绝缘板上包括固定点27、凹槽28和通孔29，敲击前弹簧15在固定点27上固定，此时正极片12与负极片13没有连接，敲击时弹簧15凹槽28滑向通口29，敲击完成时弹簧15通过通孔与负极片连接，此时计时系统形成闭合回路，开始计时。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。