[发明专利]一种探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统及方法

权利要求书

1.一种探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，包括主机系统(1)、供电系统(2)、探测传感器系统(3)和多路转换器(13)；

探测传感器系统(3)包括电火花震源(6)、多个地表传感器(9)和多个钻孔传感器(11)；供电系统(2)输出端连接主机系统(1)输入端和电火花震源(6)输入端，主机系统(1)输出端连接多路转换器(13)输入端，多路转换器(13)输出端连接每个地表传感器(9)和钻孔传感器(11)；

电火花震源(6)设置在地面上，多个地表传感器(9)阵列排布在地表层；钻孔传感器(11)设置在至少四个钻孔中，每个钻孔中竖向串联有多个钻孔传感器(11)；

地表传感器(9)和钻孔传感器(11)内部设置有检波器(18)，外部设置有金属外壳(16)。

2.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，多路转换器(13)包括多个模块，每个模块包括多组电子多路开关，每一组电子多路开关连接多个探测传感器。

3.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，供电系统(2)包括太阳能板(4)、电源(20)、高压升压器(5)和供电电路(21)，太阳能板(4)输出端连接电源(20)输入端，电源(20)输出端连接高压升压器(5)输入端，高压升压器(5)输出端连接供电电路(21)输入端。

4.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，地表传感器(9)与地表层之间设置有隔水膜(7)。

5.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，地表传感器(9)和钻孔传感器(11)线路连接处均设置有防水接头(8)。

6.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，地表传感器(9)和钻孔传感器(11)的检波器(18)与金属外壳(16)之间设置有压电陶瓷保护层(17)。

7.根据权利要求1所述的探测复杂地质结构的四维地球物理探测系统，其特征在于，多个地表传感器(9)之间和多个钻孔传感器(11)之间均采用电缆(12)连接，电缆(12)外部包裹有绝缘保护套(10)，绝缘保护套(10)外部包裹有保护外壳(19)，保护外壳(19)采用弹性波带隙材料制成。

8.一种基于权利要求1-7任意一项所述探测系统的探测复杂地质结构的四维地球物理探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，使用地表传感器(9)和钻孔传感器(11)进行电法测量；

地表传感器(9)测量时，由端部的第一个至第四个地表传感器(9)开始，第一个地表传感器(9)和第四个地表传感器(9)的金属外壳(16)作为供电电极，中间两个地表传感器(9)的金属外壳(16)作为测量电极测量得到第一个电法数据并上传，然后向后顺移一个地表传感器(9)，采用第二个至第五个地表传感器(9)进行电法测量，直到所有地表传感器(9)测量完成；

钻孔传感器(11)测量时，由第一个至第四个钻孔最上层的钻孔传感器(11)开始，第一个钻孔传感器(11)和第四个钻孔传感器(11)的金属外壳(16)作为供电电极，中间两个钻孔传感器(11)的金属外壳(16)作为测量电极测量得到第一个电法数据并上传，然后向下顺移一层钻孔传感器(11)，当第一个至第四个钻孔的钻孔传感器(11)全部测量完成后，向后顺移一个钻孔，采用第二个至第五个钻孔的钻孔传感器(11)进行电法测量，直到所有钻孔传感器(11)测量完成；

步骤二，使用地表传感器(9)和钻孔传感器(11)进行地震法测量；

电火花震源(6)向地下发射弹性波，所有地表传感器(9)和钻孔传感器(11)依次接收弹性波，将接收到的弹性波转换成电信号并上传；

步骤三，重复步骤一和步骤二，依次不间断进行电法测量和地震法测量，直到得到足够的数据。