[发明专利]一种地下采空区的探测方法及系统

权利要求书

1.一种地下采空区的探测方法，其特征在于，包括：

选择发射探头和接收探头；

将所述发射探头放于地面上，以所述发射探头为坐标原点，建立三维坐标系；

沿所述三维坐标系的y轴正方向敲击所述发射探头，在所述发射探头所在的区域内产生一致的沿y轴方向的振动，生成y轴方向的振动信号，使所述发射探头激发出沿z轴方向、x轴方向传播的SH波；

在所述三维坐标系的x轴正方向上间隔布置多个所述接收探头，每相邻的两个所述接收探头的距离相等，多个所述接收探头与所述发射探头位于同一直线上；

多个所述接收探头接收到所述振动信号后，产生y轴方向上的振动位移；每个所述接收探头上均设有一个加速度传感器，所述加速度传感器用于采集所述接收探头的所述振动位移，并将所述振动位移转化为电信号；

将所述电信号传输至检测主机，所述检测主机对所述电信号进行处理，生成多个接收波形；

对多个所述接收波形进行处理，得到x轴方向的波数频散曲线；

根据所述波数频散曲线的形状确定是否存在采空区，并利用双曲线和频率轴的交点计算所述采空区的深度。

2.根据权利要求1所述的地下采空区的探测方法，其特征在于，所述选择发射探头和接收探头，具体包括：

在一个长方形木板的侧面上设置一个信号发生器，所述发射探头包括所述长方形木板和所述信号发生器；

在多个正方形木块的侧面上分别设置一个信号接收器和一个加速度传感器，所述接收探头包括所述正方形木块、所述信号接收器和所述加速度传感器；

所述长方形木板用于受到敲击后，带动所述信号发生器发生振动，所述信号发生器用于产生所述振动信号，并将所述振动信号传输至所述信号接收器；

所述正方形木块用于在所述信号接收器接收到所述振动信号后，带动所述信号接收器和所述加速度传感器发生振动，并产生振动位移。

3.根据权利要求2所述的地下采空区的探测方法，其特征在于，所述信号发生器采用粘贴或螺栓固定的方式固定安装于所述长方形木板的非敲击侧面上；所述信号接收器和所述加速度传感器采用粘贴或螺栓固定的方式固定安装于所述正方形木块的任意侧面上。

4.根据权利要求2所述的地下采空区的探测方法，其特征在于，多个所述加速度传感器、所述信号接收器的安装朝向对应相同，均为所述正方形木块朝向所述y轴正方向的侧面上，且多个所述加速度传感器、所述信号接收器在所述侧面上的安装位置对应相同。

5.根据权利要求1所述的地下采空区的探测方法，其特征在于，所述将所述发射探头放于地面上，以所述发射探头为坐标原点，建立三维坐标系，具体包括：

将所述发射探头放置于平整的地面上；

以所述发射探头为坐标原点，以所述发射探头垂直地面向下的方向为z轴正方向；

以所述发射探头到所述接收探头的连线方向为x轴正方向；

以垂直于xz平面且经过所述坐标原点的直线为y轴，根据右手定则确定y轴正方向，得到三维坐标系。

6.根据权利要求1所述的地下采空区的探测方法，其特征在于，所述将所述电信号传输至检测主机，所述检测主机对所述电信号进行处理，生成多个接收波形，具体包括：

将所述电信号传输至所述检测主机的接收模块；

通过所述接收模块将所述电信号传送给模拟信号处理模块；

利用所述模拟信号处理模块对所述电信号进行放大、滤波，然后将处理后的所述电信号传输给AD转换模块；

利用所述AD转换模块将所述处理后的电信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输至计算机处理模块；

通过所述计算机处理模块根据所述数字信号生成多个接收波形，并将所述接收波形传输至显示屏显示。