[发明专利]集成有主动震源的高精度三分量微地震检波器及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及微地震监测技术领域，具体涉及的是一种集成有主动震源的高精度三分量微地震检波器及实现方法。

背景技术

微地震检波器是用于监测岩石内震动的专用检波器，其原理和构造与地震勘探和工程测量中的检波器类似。而三分量检波器是多波勘探时使用的特种检波器，与单分量的常规地震检波器不同，三分量检波器可以记录质点振动速度向量的三个分量，从而用于同时记录纵波、横波、转换波。

三分量检波器在微地震监测技术中，可用于辅助震源分析。目前，相关的微地震监测算法经过几十年的发展，已经相对成熟，但是其定位精度却很难进一步提高，无法实时有效地验证实时定位的准确程度，究其原因，主要是因为震源的不确定性造成的。因此，现有的三分量微地震检波器难以有效地检验当前微地震监测的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成有主动震源的高精度三分量微地震检波器及实现方法，主要解决当前微地震监测定位精度不高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

集成有主动震源的高精度三分量微地震检波器，包括主控系统、数据采集电路、DAC、加速度传感器、DDS芯片、执行器、激振体和惯性传感器；所述主控系统、DDS芯片、执行器和激振体依次连接构成一用于提供震源的主动震源系统；所述激振体、加速度传感器、数据采集电路依次连接，所述DAC与数据采集电路连接，并且数据采集电路还与主控系统连接，与主动震源系统构成一个提供震源、采集微地震数据的闭环回路；所述惯性传感器与主控系统连接，用于获取检波器实时方位信息；所述主控系统外部还分别连接有一485通信接口和以太网通信接口。

所述主控系统包括并行采集数据的STM32F4微控制器和FPGA；所述的STM32F4微控制器、DDS芯片、执行器和激振体构成主动震源系统。

所述加速度传感器为MEMS加速度传感器。

所述惯性传感器为MEMS加速度传感器。

基于上述三分量地震检波器的结构，本发明还提供了该三分量地震检波器的实现方法，包括以下步骤：

(1)主动震源系统产生震动信号，然后由加速度传感器获取，并传入至数据采集电路；

(2)DAC将数据采集电路接收的信号转化成数字信号，然后由数据采集电路传入至主控系统的FPGA中进行处理，同时，惯性传感器采集检波器实时方位信息，并一同传入至FPGA中；

(3)FPGA处理后，将数据经由485通信接口和以太网通信接口输出，与数据处理采集中心进行数据交互。

进一步地，所述步骤(1)中，主动震源系统产生震动信号的具体过程为：主控系统的STM32F4微控制器控制DDS芯片发出信号，激发执行器工作，使激振体产生震动信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设计合理、结构巧妙，其在微地震检波器内部加入主动震源，实现在微地震监测系统安装完成后，即可通过激发检波器内的主动震源来确定整个监测区域内的速度模型；而在监测过程中，通过主动震源激发评估当前微地震监测定位结果是否的准确可靠，有较大偏差的话，便可以根据已知震源，修改速度模型，如此一来，不仅可以提高定位的精度，而且也在一定程度上提高了当前主动震源微地震监测技术的施工效率。

(2)本发明在检波器中加入了惯性传感器组，并通过数据融合算法来获取检波器的方位朝向信息，不仅丰富了可用于对震源定位的信息，而且可用于分析震源机制，从而为后续在算法层面提高微地震数据定位精度提供更多的数据支持。

(3)本发明性价比高、实用性强，具有较高的实用价值，非常适合在微地震监测方面大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明-实施例中数据采集部分的示意图。

图3为本发明-实施例中主动震源部分的示意图。

图4为本发明-实施例中信号发生器控制部分的系统框图。

图5为本发明-实施例中惯性传感器组数据融合的数据解算框图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例