[发明专利]一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测探头

说明书

技术领域

本发明专利涉及大地震监测仪器和传感器结构设计领域，具体涉及一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测探头。

背景技术

大地震前常有微震和极微震发生,这是人们普遍接受的事实,并且对这种微震和极微震的产生机制在理论上和实验上进行了广泛研究。这种过程伴有局部地壳地声噪音的变化,其频率范围较宽,由几赫兹到几千赫兹。因此检测地震断裂带的基岩岩石破裂时的声发射己成为监测地壳活动并用于地震短期预测的一种基本方法。这方面的技术革新必将对探讨地震孕育过程、断层活动性、大地震临震预测预报等方面有着重要意义。

如今，多种基于地声检测方法的地震活动监测的装置、探测仪器和方法已被提出。如：田时秀等提出的锥形块压电地听器（CN85100713）、李建坤等提出的一种地震预报仪（CN96101094.0）、黄曾新等提出的地震前兆微观综合测量仪（CN200510024084.3）、张文涛等提出的光纤深井地声仪（CN201210192743.4）。

然而，前述的技术方案仅仅关注于基于地声检测方法的地震活动监测的一种装置、仪器、探头和方法，并未综合性的考虑传感器探头的可安装性，以及将其装置、仪器、探头安装于地下几十至几百米的基岩或密实土壤的成本。

鉴于此，本发明提出一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测探头，采用将传感器模块与钻头紧密相连，并利用现有技术条件，在无需另行开发特殊钻探设备的情况下，经过多次钻探，使传感器探头可以与基岩或密实土壤可以紧密接触。使传感探头可便捷、快速地安装于地下基岩或密实土壤，保证探头可低成本地、可靠地、布局于地震断裂带，使得大规模密集地观测大地震的孕育过程和临震前地下完整的地声信息成为可能。

发明内容

本发明的目的是为了给现有大地震监测领域提供一种低成本、高可靠性的地下地声变化信息的监测传感探头结构，使其可便捷地、在现有技术条件下可实现地安装。为长时间地、大规模密集布局地对大地震孕育过程的科学研究，以及大地震的预测预报提供有效、可行的技术方案。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测探头，包括:钻头1，用于在二次钻孔中，将探头引入基岩或密实土壤8中，并起到传导地声声波信号的作用；传感器模块2，用于接收及预处理地声声波信号；推进管3，用于连接外部电机与钻头1、传感器模块2组成的连接体，并推进其在原钻孔中向下推进，且起到保护供电及信号传输电缆4的作用；供电及信号传输电缆4，用于将传感器模块2的输出信号传送到地面上的处理中心，并用于向传感器模块2提供电源。

上述方案中，所述传感器模块2包括传感器阵列201、信号预处理模块202、柱形腔体203、连接卡扣204；传感器阵列201、信号预处理模块202由胶体封装于柱形腔体203；连接卡扣204位于柱形腔体203顶部，用于与推进管3卡扣连接。

上述方案中，钻头1与传感器模块2能够紧密相连；供电及信号传输电缆4经柱形腔体203顶部通孔与信号预处理模块202相连接，并穿过推进管3内部通往地面6。

上述方案中，所述传感器模块3可耐腐蚀、密封防水、抗压抗振动性能好、可靠性高。

上述方案中，所述钻头1、传感器模块2组成的连接体应完全推进入基岩或密实土壤8；钻头1应与基岩或密实土壤8紧密接触，且传感器模块2通过浇注体与基岩或密实土壤8紧密接触。

上述方案中，所述传感器阵列201包括4组传感器组，每组传感器组由次声波声传感器、可听波声传感器、超声波声传感器3类传感器构成。

上述方案中，所述传感器阵列201中4组传感器组分别测量4个分量的地声信号；其中，传感器组2011安装于柱形腔体203底面中心，而传感器组2012、传感器组2013、传感器组2014等距安装于柱形腔体303内壁，且位于柱形腔体203同一水平截面；传感器模块3所接收的地声可通过分析各安装点传感器所接收信号强度唯一确定其声源方向。

有益效果

本发明对比已有技术具有以下有益效果：

1.本发明使用4组传感器，保证了探头可从4个分向量清晰地记录每次地声信息的声源方向。同时，本发明使用3种频率响应范围的传感器，保证了探头可全面地覆盖地声声波可能的频率范围，保证了大地震孕育过程中及临震前地声信息中的标量信息和矢量信息被精确记录。

2.本发明将传感器模块与钻头紧密相连，使得大地震孕育过程中及临震前的地声信号可完整、清晰地被探头接收，保证了被记录的地声信号的精确性。