[发明专利]一种滚动式运动横波传感器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种滚动式运动横波传感器及其使用方法，适用于地球物理勘探和工程检测中的地震勘探或弹性波勘探、检测，应用于平整表面介质内部工程隐患和缺陷勘察，特别是各种正在碾压路基的质量实时监控与检测评估。

技术背景

在建和在营公路、铁路路基路面检测事关公路的使用效率和运行寿命，受到业内广泛重视。

在建路基的压实度只有合格，才能保证路基、路面的强度、刚度及路面的平整度，以提高路基路面工程的使用寿命。路基路面压实质量的检测技术和方法很多，目前压实度测量的主要方法包括：1）挖坑灌砂法测定压实度，2）蜡封法，3）水袋法，4）环刀法测定压实度，5）核子仪测定压实度，6）落锤频谱式路基压实度快速测定仪。前四种为破坏性，后两种为非破坏性检测方法。在铁路路基检测目前各国都采用了多指标控制体系.日本、韩国主要用地基系数K30和孔隙率n作为控制指标;法国用K30、二次静态变形模量Ev2和压实系数K控制压实质量;德国用K30、Ev2、动态弹性模量Evd、K和n控制压实质量,并对Ev2/Ev1的比值有所要求;我国则采用K 30、E v2、Evd、K、n作为路基压实控制标准。中国、法国、德国规范中都采用了K30和Ev2,且中国在基床表层和底层引入了德国的Evd指标。

以上这类检测方法和技术的共同特点属于局部（点）抽检，是事后检测手段，都不能整体反映路基压实度情况。

在建和在营公路铁路的路基路面质量检测采用的物探方法包括地质雷达、面波勘探、电阻率法。地质雷达和电阻率法分别以介质结构介电常数和电阻率差异作为探测前提，不能直接反应介质结构的力学性质和状态。面波勘探可以提供与力学性状相关的剪切波参数，但只能以点测量的方式进行测量，测量效率和垂向、横向分辨精度太低。

如果能提供一种连续快速检测技术，既能提供与路基路面介质结构力学性质相关的物理参数指标，同时能够在线实时监控碾压质量和路基状况，将为公路、铁路路基或路面检测产生深远的影响。

横波波速与介质结构弹性力学性质密切相关，其速度、主频与薄层分辨能力具有相关性，而且横波具有偏振特性，加以利用可以形成新的路基检测与评估技术。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能连续快速检测的滚动式运动横波传感器。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种能连续快速检测，既能提供与路基路面介质结构力学性质相关的物理参数指标，同时能够在线实时监控碾压质量和路基状况的滚动式运动横波传感器的使用方法。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的滚动式运动横波传感器，包括横波传感器，所述的横波传感器制作成圆柱体状，所述的横波传感器的最佳耦合方向沿圆柱体轴向设置，在所述的横波传感器的两端设有运动轴，所述的横波传感器的第一输出信号极板、第二输出信号极板分别通过第一电刷、第二电刷与地震信号采集仪器的信号传输导线相连。

所述的运动轴上设有滚动轴承，保证传感器运动轴旋转运动自如。

所述的第一输出信号极板、第二输出信号极板制成环状极板绕制设在所述的运动轴上且在所述的第一输出信号极板与所述的第二输出信号极板之间设有绝缘层。

所述的第一输出信号极板、第二输出信号极板制成环状极板设在所述的横波传感器1的侧端壁上且在所述的第一输出信号极板与所述的第二输出信号极板之间设有绝缘层。

在所述的横波传感器的圆柱体状外壳上加工有形成垂直于传感器轴向的凹凸相间的环状或齿状外形。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的滚动式运动横波传感器的使用方法，将横波激励震源、一个或多个制作成圆柱体状的横波传感器形成地震勘探排列，保持排列几何参数，将横波激励震源与地震信号采集仪器通过触发线电连接，将一个或多个制作成圆柱体状的横波传感器与地震信号采集仪器通过信号传输导线电连接，通过人力或机械方式，拖动整套排列的横波激励震源、一个或多个制作成圆柱体状的横波传感器同步前进，横波激励震源一次激发形成一个排列地震记录，多次激发形成多个排列记录。

所述的横波激励震源采用平行于所述的横波传感器的轴向的两个方向激励，利用横波的偏振特性，获得正反向激励地震排列记录。

利用横波的偏振特性，通过两个类型相同的所述的横波传感器1背向安装，形成轴向一致耦合方向相反的两个传感器组合体，一次地震采集，在一个测量点上获得一组双向振动记录。