[发明专利]一种介质中波动信号走时测量装置及测量方法

说明书

本发明为解决目前地介质中应力波传播演化规律的分析中利用走时信息进行参数反演时需要借助精密传感器，存在价格昂贵，测点布设密度难以提高，限制了参数反演精度的问题，提供了一种介质中波动信号走时测量装置及测量方法。该测量装置包括预埋在地介质中的走时测试线缆模块，电荷放大模块以及与电荷放大模块通过信号传输线缆连接的采集模块；走时测试线缆模块包括M组走时测试线缆，每组走时测试线缆包括至少1根串联式线缆；串联式线缆包括依次间隔连接的压电电缆和低噪声电缆；震动源产生的波动信息达到压电电缆处产生可识别的电荷信号，通过测试电缆模块传输至电荷放大模块转换成电压信号，由采集模块采集记录，实现介质中波动信号走时测量。

技术领域

本发明涉及地介质中应力波传播演化规律的分析领域，具体涉及一种介质中波动信号走时测量装置及测量方法。

背景技术

在地下爆炸破坏效应、地震效应等力学效应研究中，应力波传播演化规律、介质动态力学特性研究是其重要组成部分，是试验结果预测、物理机制分析的重要手段。

介质中波动信号的走时是一个十分重要的参数。爆炸在空中、近地面或地下发生时，将在空气或地介质中耦合较为强烈的冲击波，并逐渐向远处传播衰减成声波，为便于表述，将其统称为介质中的波动信号。由波动信号的走时可以反演波动传播的速度，进而可以反演波动强度、介质波速、爆炸位置等信息。如地震定位，原理就是利用各台站的观测到时，结合反演模型对事件发生的位置进行估计。

当利用走时信息进行参数反演时，无需对波动信号本身进行精确测量，只需获取信号到达时刻，而反演的精度与测点布设的空间密度关系较大。现有的介质中波动信号走时测量主要借助于压力计、埋于地下的加速度计、速度计或布设于地表的地震计等精密传感器，通过分析待测量的起跳时刻来判断波动信号的走时。这些传感器可以较为精确地给出地介质的真实振动信息，但由于价格较为昂贵，每个测点几千元至几十万元不等，测点布设密度难以提高，限制了参数反演精度。此外，由于地质构造具有极强的空间非均匀性，有限个空间测点很难精细表征应力波在地介质中的传播演化规律。若在地质震动信息测量的同时可以获得波传播路径上更为丰富的走时信息，进而对波速进行反演，将对应力波传播演化机制和应力波场的反演分析提供有力支撑。

发明内容

本发明的目的是解决目前地介质中应力波传播演化规律的分析中，利用走时信息进行参数反演时需要借助精密传感器，存在价格昂贵，测点布设密度难以提高，限制了参数反演精度的问题，提供了一种介质中波动信号走时测量装置及测量方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种介质中波动信号走时测量装置，其特殊之处在于：包括预埋在地介质中的走时测试线缆模块，以及电荷放大模块、与电荷放大模块通过信号传输线缆连接的采集模块；

所述走时测试线缆模块包括M组走时测试线缆，每组走时测试线缆包括至少1根串联式线缆，M≥1，且为正整数；

所述串联式线缆包括依次间隔连接的n根长度为L的压电电缆和n根低噪声电缆，n＞1，且为正整数；

震动源产生的波动信息达到某根压电电缆处时，即在该处产生一个可识别的电荷信号，通过走时测试线缆模块传输至电荷放大模块，由电荷放大模块转换成电压信号，由采集模块采集记录，实现介质中波动信号走时测量。

进一步地，震动源(5)位置和波动信号传播方向均已知时，每组走时测试线缆包括1根串联式线缆，沿电缆铺设方向共形成n个走时测点，每个走时测点对应串联式线缆上的1个压电电缆的位置。