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专利名称：利用孔间声压成像探测溶洞的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探测装置，特别是涉及一种利用孔间声压成像探测溶洞的装 置，属于地质测量技术领域。
背景技术：
目前，广泛用于地质探测的地震波、声波层析成像是利用地震波或声波在地层中 传播的时间长短，也就是传播速度的快慢来进行反演成像的，但因地下是三维的，而且溶洞 的围岩是硬质灰岩，声波射线并不直接穿过溶洞，而是绕过坚硬洞壁向前传播，所以，实践 证明溶洞对声波时间的延缓并不十分明显，如此小的时差还受到测量装置精度的影响，因 此，现有的利用声波成像探测溶洞的技术在使用时其效果并不理想。
发明内容本实用新型的目的在于，提供一种使用效果较好、并且结构简单的利用孔间声压 成像探测溶洞的装置，以克服现有技术的不足。本实用新型的技术方案本实用新型的一种利用孔间声压成像探测溶洞的装置， 包括扫描装置，扫描装置与数据整理装置连接，数据整理装置与成像装置连接。前述装置中，所述扫描装置包括发射机和接收机，发射机经发射电缆与发射头连 接，接收机经接收电缆分别与两个接收头连接。前述装置中，所述发射电缆和接收电缆经铰车和导向滑轮与发射头和接收头连 接，或接收电缆经铰车和导向滑轮与接收头连接。前述装置中，所述接收机与发射机经同步信号线连接。本实用新型与现有技术相比，现有技术是利用声波成像探测溶洞，探测效果不理 想，本实用新型是利用声压成像探测溶洞，由于无溶洞时的声压是有溶洞声压的数倍，所以 利用声压成像探测溶洞具有十分好的效果。本实用新型进行孔间声压成像探测溶洞的声波 扫描测量系统，该扫描方式保证成像所要求的覆盖数量和几何要素，也与成像单元紧密相 关；本实用新型可连续激发的钻孔大功率声波发射机的能量可调、并且结构简单、使用寿命 长，而且充分覆盖了整个成像区并在接收孔中产生有效声波辐射，且发射源附近有声波接 收探头接收声波信息，接收孔内的高灵敏度声波传感器有效记录辐射声压等信息；本实用 新型的扫描参数和声波信息被全部有效记录并形成供成像软件使用的扫描数据文件，成像 软件根据扫描信息建立成像模型，导入已整理的扫描数据文件进行成像反演，完成后输出 成像区的声学结构影像图，从而确定被探测区内溶洞的位置、大小。

图1是本实用新型的结构示意图；图2是扫描装置的结构示意图；图3是同步射线网的示意图；[0012]图4是本实用新型的方框原理图。附图中的标记为1-扫描装置，2-数据整理装置，3-成像装置，4-发射机，5-接收 机，6-发射电缆，7-发射头，8-接收电缆，9-接收头，10-铰车，11-导向滑轮，12-同步信号 线，13-水，14-孔，15-水平同步射线，16-倾斜同步射线。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新 型进行任何限制的依据。本实用新型的实施例，本实用新型的一种利用孔间声压成像探测溶洞的装置的结 构和原理如图1 图4所示，本实用新型的装置包括扫描装置1，扫描装置1与数据整理装 置2连接，数据整理装置2与成像装置3连接；所述扫描装置1如图2所示，包括发射机4 和接收机5，发射机4经发射电缆6与发射头7连接，接收机5经接收电缆8分别与两个接 收头9连接。所述发射电缆6和接收电缆8经铰车10和导向滑轮11与发射头7和接收头 9连接，或接收电缆8经铰车10和导向滑轮11与接收头9连接。所述接收机5与发射机4 经同步信号线12连接。上述的扫描装置1、数据整理装置2、成像装置3、发射机4、接收机5、发射电缆6、 发射头7、接收电缆8、接收头9、铰车10、滑轮11、同步信号线12等部件均可采用现有技术 中的成品。本实用新型利用孔间声压成像探测溶洞的方法是利用声压探测溶洞的；其具体做 法是在溶洞的周围钻两个相距10 50米的孔，通过扫描装置扫描两孔之间的声波波形和 声压数据，将声波波形和声压数据输入成像装置进行成像反演，得到所扫描区域溶洞的声 学结构影像图，从而确定被探测区内溶洞的位置、大小。所述两个相距10 50米的孔，孔 深度大于孔距。所述扫描是，与发射机连接的发射头从其中一个孔的孔口至孔底或孔底至 孔口移动，与接收机连接的两个接收头分别在不同的孔中从孔口至孔底或从孔底至孔口同 步移动，接收机接收到的两个接收头的声波波形和声压信息，就是扫描数据；扫描之前，在 所述两个相距10 50米的孔内充满水；在所述的成像装置中设有按不同的常规方法建立 的成像模型，建立成像模型可根据使用的需要采用现有技术中的常规方法进行建立，将接 收机接收到的两个接收头的声波波形和声压信息，输入成像装置，根据不同的成像模型进 行反演计算得所扫描区域溶洞的声学结构影像图。具体实施时，在溶洞附近钻两个孔14，两个孔的孔距可根据地层完整情况进行调 整，一般两个孔的孔距可在IOM 50M之间进行调整。孔的深度应大于孔距为宜；孔径应以 能够顺利放入发射头7和接收头9为宜，一般不小于56mm。利用两个孔对溶洞进行扫描。 通过扫描装置1扫描两孔之间的声波波形和声压数据，将声波波形和声压数据输入成像装 置3进行成像反演，得到所扫描区域溶洞的声学结构影像图，从而确定被探测区内溶洞的 位置、大小。所述的扫描装置1包括发射机4和接收机5，发射机4是可连续发射，并可设置发 射能量和频率的大功率声波发射机；接收机5是可自动记录波形、测量声压和波幅的高灵 敏度声波接收机，它具有2个接收通道，并可内外同步及信号同步。发射机4经发射电缆6 与发射头7连接，接收机5经接收电缆8分别与两个接收头9连接。接收头9为高灵敏度接收探头，可接收声波波形和声压。扫描时，发射头7经发射电缆6与发射机4连接，将发射头7放入其中的一个孔中。 发射电缆6缠绕在铰车10上，由铰车10带动发射头7在孔中上下移动。同时两个接收头9 分别经接收电缆8与接收机5连接，将两个接收头9分别放入两个孔中。接收电缆8分别 缠绕在两个铰车10上，由两个铰车10分别带动接收头9在两个孔中上下移动。因为只有 两个孔，所以在其中的一个孔中既设有发射头7，也设有接收头9，具体实施时可以将放在 一个孔中的发射头和接收头制成一体，称为带有声波接收传感器的发射头。一孔放置带有 声波接收传感器的发射头，另一孔放置声波接收头，保持两探头的相对高差固定，同步从孔 口向孔底或孔底向孔口进行声波发射和接收扫描测量，并同时记录两探头的位置及接收传 感器的声波波形及声压信息，直到完成全部扫描测量。在开始扫描之前，将两个孔14中注满水13。通过两个铰车10使发射头7和两个 接收头9在两个孔的水中同步上下移动，在移动的过程中，发射头7连续发射声波波形和声 压信息，两个接收头9在两个孔中同时接收发射头7发出的声波波形和声压信息，由于两个 接收头9在两个孔中接收到的声压是不同的，可以根据两个接收头接收到的声压差别计算 出探测区内溶洞的位置和大小。发射头7在发射声波波形和声压信息的同时，还如图3所 示，不断的发射水平同步射线15和倾斜同步射线16，水平同步射线15和倾斜同步射线16 共同构成射线网。同步射线可记录接收信号与发射信号的分组信息。如图4所示，扫描装置1中的两个接收头9接收到的分组信息、声波波形和声压信 息通过数据整理装置2整理成成像装置3可以识别的扫描输文件。数据整理装置2包括传 输扫描数据装置、提取扫描信息装置和编辑扫描文件装置。数据整理装置2将编辑好的扫 描文件输入成像装置3。成像装置3中预置有反演程序和根据反演程序建立起来的成像模型。成像装置3 中还设有成像方法选择装置，可选择不同的成像方式。还可选择成像范围和成像精度，根据 选择的成像范围和成像精度以及成像方式，成像装置3通过建立成像模型并导入整理好的 扫描数据文件，进行反演计算，显示结构影像图。
权利要求1.一种利用孔间声压成像探测溶洞的装置，其特征在于包括扫描装置(1)，扫描装置 (1)与数据整理装置(2 )连接，数据整理装置(2 )与成像装置(3 )连接。
2.根据权利要求1所述的利用孔间声压成像探测溶洞的装置，其特征在于所述扫描 装置(1)包括发射机(4)和接收机(5)，发射机(4)经发射电缆(6)与发射头(7)连接，接收 机(5)经接收电缆(8)分别与两个接收头(9)连接。
3.根据权利要求2所述的利用孔间声压成像探测溶洞的装置，其特征在于所述发射 电缆(6)和接收电缆(8)经铰车(10)和导向滑轮(11)与发射头(7)和接收头(9)连接，或 接收电缆(8)经铰车(10)和导向滑轮(11)与接收头(9)连接。
4.根据权利要求2所述的利用孔间声压成像探测溶洞的装置，其特征在于所述接收 机(5)与发射机(4)经同步信号线(12)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种利用孔间声压成像探测溶洞的装置，该装置包括扫描装置(1)，扫描装置(1)与数据整理装置(2)连接，数据整理装置(2)与成像装置(3)连接。本实用新型是利用声压探测溶洞的；具体做法是在溶洞的周围钻两个相距10～50米的孔，通过扫描装置扫描两孔之间的声波波形和声压数据，将声波波形和声压数据输入成像装置进行成像反演，得到所扫描区域溶洞的声学结构影像图，从而确定被探测区内溶洞的位置、大小。本实用新型是利用声压成像探测溶洞，由于无溶洞时的声压是有溶洞声压的数倍，所以具有十分好的效果。
文档编号G01V1/00GK201845084SQ201020269718
公开日2011年5月25日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者王波 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院