權(quán)利要求

1.地表微震定位校正的敲擊裝置，其特征在于，包括：錘架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，所述錘架系統(tǒng)內(nèi)置所述控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)；所述錘架系統(tǒng)包括：錘柄(1)、錘頭(2)；所述控制系統(tǒng)包括：按鈕A(7)、按鈕B(8)、控制桿(9)、摩擦片(10)；所述計(jì)時(shí)系統(tǒng)包括：正極片(12)、負(fù)極片(13)、絕緣板(14)、彈簧(15)、導(dǎo)線(16)、計(jì)時(shí)器(17)；所述錘柄(1)與錘頭(2)連接，所述按鈕A(7)穿過(guò)所述錘頭(2)的錘擊面(3)進(jìn)入錘頭(2)內(nèi)部，所述按鈕B(8)穿過(guò)所述錘頭(2)的顯示面(4)進(jìn)入錘頭(2)內(nèi)部，所述按鈕A(7)與所述錘頭(2)內(nèi)部的控制桿(9)連接，所述控制桿(9)與所述絕緣板(14)連接，所述絕緣板(14)與所述按鈕B(8)連接，所述控制桿(9)上安裝所述摩擦片(10)，所述負(fù)極片(13)與所述絕緣板(14)連接，所述彈簧(15)一端與所述負(fù)極片(13)可連通或斷開連接，所述彈簧(15)另一端與所述正極片(12)連接，所述正極片(12)、負(fù)極片(13)通過(guò)導(dǎo)線(16)分別與所述計(jì)時(shí)器(17)連接。

2.如權(quán)利要求1所述的地表微震定位校正的敲擊裝置，其特征在于，所述錘架系統(tǒng)還包括：上蓋(5)、穩(wěn)定框(6)、固定桿(11)，所述錘頭(2)內(nèi)側(cè)設(shè)置所述上蓋(5)，所述上蓋(5)內(nèi)側(cè)設(shè)置所述穩(wěn)定框(6)，若干個(gè)所述固定桿(11)一端連接所述穩(wěn)定框(6)、另一端穿入所述上蓋(5)和錘頭(2)進(jìn)行固定。

3.如權(quán)利要求1所述的地表微震定位校正的敲擊裝置，其特征在于，所述采集系統(tǒng)還包括：加速度傳感器(18)、信號(hào)調(diào)理模塊(19)、存儲(chǔ)模塊(20)、波形顯示器(21)、USB插口(22)、供電模塊(23)、所述加速度傳感器(18)安裝在所述錘頭(2)的錘擊面(3)一側(cè)，所述加速度傳感器(18)在所述錘頭(2)內(nèi)部依次連接所述信號(hào)調(diào)理模塊(19)、存儲(chǔ)模塊(20)、波形顯示器(21)，所述波形顯示器(21)安裝在所述錘頭(2)的顯示面(4)一側(cè)，所述波形顯示器(21)上設(shè)有所述USB插口(22)，所述供電模塊(23)分別與所述加速度傳感器(18)、信號(hào)調(diào)理模塊(19)、存儲(chǔ)模塊(20)、波形顯示器(21)連接。

4.如權(quán)利要求3所述的地表微震定位校正的敲擊裝置，其特征在于，所述采集系統(tǒng)還包括：信號(hào)放大單元(24)、A/D轉(zhuǎn)換單元(25)、CPU單元(26)，所述加速度傳感器(18)依次連接所述信號(hào)放大單元(24)、A/D轉(zhuǎn)換單元(25)、CPU單元(26)、存儲(chǔ)模塊(20)。

5.如權(quán)利要求1所述的地表微震定位校正的敲擊裝置，其特征在于，所述絕緣板(14)設(shè)有固定點(diǎn)(27)、凹槽(28)、通孔(29)，所述固定點(diǎn)(27)和通孔(29)分別設(shè)置在所述凹槽(28)的兩端。

說(shuō)明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖體工程技術(shù)領(lǐng)域，包含采礦、水利水電、交通等，尤其涉及一種巖體地表微震監(jiān)測(cè)的校正定位的裝置。

背景技術(shù)

隨著巖體工程不斷發(fā)展，巖體內(nèi)應(yīng)力分布不斷變化，可能帶來(lái)地壓災(zāi)害的發(fā)生。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)首先在國(guó)外巖爆預(yù)測(cè)領(lǐng)域獲得了廣泛研究和應(yīng)用，如南非、波蘭、加拿大、美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)等國(guó)家，近年來(lái)，微震監(jiān)測(cè)技術(shù)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到我國(guó)巖體工程的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。微震監(jiān)測(cè)技術(shù)作為一種實(shí)時(shí)監(jiān)控巖體施工范圍內(nèi)微破裂事件的技術(shù)，能夠全面有效地監(jiān)控巖體工程地區(qū)地壓活動(dòng)狀況，從三維空間角度實(shí)時(shí)記錄和跟蹤巖體在施工活動(dòng)擾動(dòng)下巖石微破裂的萌生、發(fā)育和擴(kuò)展的趨勢(shì)，實(shí)時(shí)定量監(jiān)測(cè)巖體破壞全過(guò)程，可大大提高了監(jiān)測(cè)工作的科學(xué)性，也使巖體災(zāi)害預(yù)警中有較高的準(zhǔn)確性和超前性?，F(xiàn)階段工程安全管理工作已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)微震監(jiān)測(cè)技術(shù)的大面積使用，這對(duì)工程施工安全管理工作整體水平以及質(zhì)量的提升都有較為重要的作用與意義，微震監(jiān)測(cè)已經(jīng)是巖土工程安全、高效生產(chǎn)最重要的技術(shù)之一。

微震主要是在巖層受到破壞時(shí)出現(xiàn)，在巖土體不斷施工過(guò)程當(dāng)中也呈現(xiàn)出不斷增加的狀態(tài)，在高應(yīng)力的作用之下，巖層內(nèi)部所積攢的能量最終會(huì)以一定的形式進(jìn)行釋放與傳播。這與地震時(shí)所產(chǎn)生的地震波之間具有一定的相似性，同時(shí)還會(huì)有不可避免的微震現(xiàn)象出現(xiàn)。從國(guó)內(nèi)外微震監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，微震監(jiān)測(cè)技術(shù)還存在一些問(wèn)題，其中監(jiān)測(cè)精度問(wèn)題備受關(guān)注，所以在監(jiān)測(cè)開始前的校正時(shí)間、波速、定位等因素至關(guān)重要。通常工作人員用錘子敲擊地面，然后按計(jì)時(shí)器記錄初始時(shí)間t0，當(dāng)?shù)趇個(gè)傳感器接受到信號(hào)后記錄時(shí)間ti，然后根據(jù)vi＝si/(ti-t0)進(jìn)行校正。但由于不同工作人員的反映速度不同、而且人的反應(yīng)速度相對(duì)波速傳播速度較慢，導(dǎo)致記錄的時(shí)間不精確，以至于計(jì)算波速不準(zhǔn)確，導(dǎo)致震源定位位置存在偏差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種地表微震定位校正的敲擊裝置，該裝置可以消除人為因素對(duì)微震波到達(dá)的絕對(duì)時(shí)間的影響并提高定位的精度，使巖土工程安全得到保障。

技術(shù)方案如下：

一種地表微震定位校正的敲擊裝置，包括：錘架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，所述錘架系統(tǒng)內(nèi)置所述控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)；所述錘架系統(tǒng)包括：錘柄、錘頭；所述控制系統(tǒng)包括：按鈕A、按鈕B、控制桿、摩擦片；所述計(jì)時(shí)系統(tǒng)包括：正極片、負(fù)極片、絕緣板、彈簧、導(dǎo)線、計(jì)時(shí)器；所述錘柄與錘頭連接，所述按鈕A穿過(guò)所述錘頭的錘擊面進(jìn)入錘頭內(nèi)部，所述按鈕B穿過(guò)所述錘頭的顯示面進(jìn)入錘頭內(nèi)部，所述按鈕A與所述錘頭內(nèi)部的控制桿連接，所述控制桿與所述絕緣板連接，所述絕緣板與所述按鈕B連接，所述控制桿上安裝所述摩擦片，所述負(fù)極片與所述絕緣板連接，所述彈簧一端與所述負(fù)極片可連通或斷開連接，所述彈簧另一端與所述正極片連接，所述正極片、負(fù)極片通過(guò)導(dǎo)線分別與所述計(jì)時(shí)器連接。

進(jìn)一步的，所述錘架系統(tǒng)還包括：上蓋、穩(wěn)定框、固定桿，所述錘頭內(nèi)側(cè)設(shè)置所述上蓋，所述上蓋內(nèi)側(cè)設(shè)置所述穩(wěn)定框，若干個(gè)所述固定桿一端連接所述穩(wěn)定框、另一端穿入所述上蓋和錘頭進(jìn)行固定。

進(jìn)一步的，所述采集系統(tǒng)還包括：加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、存儲(chǔ)模塊、波形顯示器、USB插口、供電模塊、所述加速度傳感器安裝在所述錘頭的錘擊面一側(cè)，所述加速度傳感器在所述錘頭內(nèi)部依次連接所述信號(hào)調(diào)理模塊、存儲(chǔ)模塊、波形顯示器，所述波形顯示器安裝在所述錘頭的顯示面一側(cè)，所述波形顯示器上設(shè)有所述USB插口，所述供電模塊分別與所述加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、存儲(chǔ)模塊、波形顯示器連接。

進(jìn)一步的，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括：信號(hào)放大單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、CPU單元，所述加速度傳感器依次連接所述信號(hào)放大單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、CPU單元、存儲(chǔ)模塊。

進(jìn)一步的，所述絕緣板設(shè)有固定點(diǎn)、凹槽、通孔，所述固定點(diǎn)和通孔分別設(shè)置在所述凹槽的兩端。

有益效果：

本發(fā)明所述的地表微震定位校正的敲擊裝置能有效避免因地表敲擊后工作人員反應(yīng)慢產(chǎn)生的計(jì)時(shí)誤差影響定位的精度，使巖土施工安全得到保障；能記錄敲擊波形，校正監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的波形；便于攜帶、操作方便、價(jià)格低廉。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明敲擊錘結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明絕緣片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中附圖標(biāo)記如下：1-錘柄、2-錘頭、3-錘擊面、4-顯示面、5-上蓋、6-穩(wěn)定框、7-按鈕A、8-按鈕B、9-控制桿、10-摩擦片、11-固定桿、12-正極片、13-負(fù)極片、14-絕緣板、15-彈簧、16-導(dǎo)線、17-計(jì)時(shí)器、18-加速度傳感器、19-信號(hào)調(diào)理模塊、20-存儲(chǔ)模塊、21-波形顯示器、22-USB插口、23-供電模塊、24-信號(hào)放大單元、25-A/D轉(zhuǎn)換單元、26-CPU單元、27-固定點(diǎn)、28-凹槽、29-通孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-3對(duì)地表微震定位校正的敲擊裝置做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種地表微震定位校正的敲擊裝置，包括：錘架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)，所述錘架系統(tǒng)內(nèi)置所述控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、計(jì)時(shí)系統(tǒng)；所述錘架系統(tǒng)包括：錘柄1、錘頭2；所述控制系統(tǒng)包括：按鈕A7、按鈕B8、控制桿9、摩擦片10；所述計(jì)時(shí)系統(tǒng)包括：正極片12、負(fù)極片13、絕緣板14、彈簧15、導(dǎo)線16、計(jì)時(shí)器17；所述錘柄1與錘頭2連接，所述按鈕A7穿過(guò)所述錘頭2的錘擊面3進(jìn)入錘頭2內(nèi)部，所述按鈕B8穿過(guò)所述錘頭2的顯示面4進(jìn)入錘頭2內(nèi)部，所述按鈕A7與所述錘頭2內(nèi)部的控制桿9連接，所述控制桿9與所述絕緣板14連接，所述絕緣板14與所述按鈕B8連接，所述控制桿9上安裝所述摩擦片10，所述負(fù)極片13與所述絕緣板14連接，所述彈簧15一端與所述負(fù)極片13可連通或斷開連接，所述彈簧15另一端與所述正極片12連接，所述正極片12、負(fù)極片13通過(guò)導(dǎo)線16分別與所述計(jì)時(shí)器17連接。

所述錘架系統(tǒng)還包括：上蓋5、穩(wěn)定框6、固定桿11，所述錘頭2內(nèi)側(cè)設(shè)置所述上蓋5，所述上蓋5內(nèi)側(cè)設(shè)置所述穩(wěn)定框6，若干個(gè)所述固定桿11一端連接所述穩(wěn)定框6、另一端穿入所述上蓋5和錘頭2進(jìn)行固定。

所述采集系統(tǒng)還包括：加速度傳感器18、信號(hào)調(diào)理模塊19、存儲(chǔ)模塊20、波形顯示器21、USB插口22、供電模塊23、所述加速度傳感器18安裝在所述錘頭2的錘擊面3一側(cè)，所述加速度傳感器18在所述錘頭2內(nèi)部依次連接所述信號(hào)調(diào)理模塊19、存儲(chǔ)模塊20、波形顯示器21，所述波形顯示器21安裝在所述錘頭2的顯示面4一側(cè)，所述波形顯示器21上設(shè)有所述USB插口22，所述供電模塊23分別與所述加速度傳感器18、信號(hào)調(diào)理模塊19、存儲(chǔ)模塊20、波形顯示器21連接。所述信號(hào)調(diào)理模塊19包括：信號(hào)放大單元24、A/D轉(zhuǎn)換單元25、CPU單元26，所述加速度傳感器18依次連接所述信號(hào)放大單元24、A/D轉(zhuǎn)換單元25、CPU單元26、存儲(chǔ)模塊20。

所述絕緣板14設(shè)有固定點(diǎn)27、凹槽28、通孔29，所述固定點(diǎn)27和通孔29分別設(shè)置在所述凹槽28的兩端。

打開上蓋5將錘頭2內(nèi)部固定好，并將供電模塊23換成滿電的蓄電池，然后將上蓋5關(guān)閉，計(jì)時(shí)系統(tǒng)和采集系統(tǒng)主要由穩(wěn)定框6和固定桿11固定，再將顯示面4上的按鈕B8按下，此時(shí)錘擊面3上的按鈕A7突出，然后將波形顯示器21打開，調(diào)整到工作狀態(tài)，再打開計(jì)時(shí)器17，調(diào)整完畢后握住錘柄1在設(shè)定好的點(diǎn)進(jìn)行敲擊。敲擊時(shí)按鈕A7向上移動(dòng)，帶動(dòng)控制桿9向上移動(dòng)，控制桿9帶動(dòng)絕緣板14向上移動(dòng)，此時(shí)彈簧從固定點(diǎn)27移出通過(guò)凹槽28移向通孔29，當(dāng)按鈕A7全部進(jìn)入錘頭2時(shí)錘擊面3與地面接觸，這時(shí)彈簧15由凹槽28滑動(dòng)到通孔29，彈簧15通過(guò)通孔29與負(fù)極片13連接，即正極片12和負(fù)極片13連接，正極片12和負(fù)極片通過(guò)導(dǎo)線16與計(jì)時(shí)器17形成閉合回路，計(jì)時(shí)器17開始計(jì)時(shí)，按鈕B全部移出顯示面4，摩擦片10通過(guò)摩擦力將整個(gè)控制桿9固定。

另一面，當(dāng)錘擊面3與地面接觸時(shí)，加速度傳感器18接收到震動(dòng)波，并將震動(dòng)波傳輸?shù)叫畔⒄{(diào)理模塊19中的信號(hào)放大單元24，信號(hào)調(diào)理模塊19內(nèi)部包括信號(hào)放大單元24、A/D轉(zhuǎn)換單元25和CPU單元26，信號(hào)放大單元24將信號(hào)放大后傳遞到A/D轉(zhuǎn)換單元25，A/D轉(zhuǎn)換單元25將信號(hào)放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢宰R(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再傳給CPU單元26，CPU單元26是用來(lái)解釋、執(zhí)行指令以及處理數(shù)據(jù)。CPU單元26將處理過(guò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)模塊20進(jìn)行存儲(chǔ)，最后由波形顯示器21顯示波形，波形顯示器21上有USB插口22，用來(lái)導(dǎo)出采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，待微震傳感器接收到信號(hào)后結(jié)束計(jì)時(shí)器17計(jì)時(shí)，通過(guò)USB插口22導(dǎo)出敲擊錘的震動(dòng)波與微震傳感器接收到信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)計(jì)時(shí)器17記錄的時(shí)間和微震傳感器接收到信號(hào)計(jì)算震源位置，若不準(zhǔn)去進(jìn)行合理校正，校正結(jié)束。

實(shí)施例2

本發(fā)明主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是避免因地表敲擊后人為按表反應(yīng)慢產(chǎn)生的誤差，提供一種地表微震定位校正的敲擊裝置。

該裝置包括錘架系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、采集系統(tǒng)和計(jì)時(shí)系統(tǒng)幾部分。適用于避免因地表敲擊后工作人員反應(yīng)慢產(chǎn)生的計(jì)時(shí)誤差，影響微震監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)前期的校正。

(1)錘架系統(tǒng)

錘架系統(tǒng)主要由錘柄1、錘頭2、錘擊面3、顯示面4、上蓋5、穩(wěn)定框6、固定桿11組成。

(2)控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由按鈕A7、按鈕B8、控制桿9、摩擦片10組成。

(3)采集系統(tǒng)

采集系統(tǒng)主要由加速度傳感器18、信號(hào)調(diào)理模塊19、存儲(chǔ)模塊20、波形顯示器21、USB插口22、供電模塊23、信號(hào)放大單元24、A/D轉(zhuǎn)換單元25、CPU單元26組成。

(4)計(jì)時(shí)系統(tǒng)

計(jì)時(shí)系統(tǒng)主要由正極片12、負(fù)極片13、絕緣板14、彈簧15、導(dǎo)線16、計(jì)時(shí)器17、固定點(diǎn)27、凹槽28、通孔29組成。

參見(jiàn)圖1，錘柄1和錘頭2連接構(gòu)成敲擊錘整體輪廓，控制系統(tǒng)主要由錘頭2固定，計(jì)時(shí)系統(tǒng)和采集系統(tǒng)主要由穩(wěn)定框6和固定桿11固定。錘頭2上有上蓋5，打開上蓋5可對(duì)錘頭內(nèi)部進(jìn)行調(diào)整，錘頭2下表面的錘擊面3敲擊時(shí)和地面接觸，敲擊前按鈕A7突出，敲擊后進(jìn)入錘頭2里面，摩擦片10提供一定摩擦力，使控制桿9不能隨意滑動(dòng)，控制桿9下端連接按鈕A7上端連接絕緣片14，絕緣片14上端連接按鈕B8，錘頭2上表面的顯示面4包括計(jì)時(shí)器17、按鈕B8和波形顯示器21，按鈕B8在敲擊前是在錘頭2里面，敲擊后突出。彈簧15一端固定在正極片12上，另一端頂在絕緣板的14上，正極片12和負(fù)極片13通過(guò)導(dǎo)線16與計(jì)時(shí)器17連接。采集系統(tǒng)的加速度傳感器18固定在錘頭2底部的敲擊面3上，用來(lái)接收錘頭與地面撞擊產(chǎn)生的震動(dòng)波，加速度傳感器18上面連接信號(hào)調(diào)理模塊19，信號(hào)調(diào)理模塊19上面依次連接存儲(chǔ)模塊20和波形顯示器21，波形顯示器21上有USB插口22，用來(lái)導(dǎo)出采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，供電模塊23主要由蓄電池構(gòu)成，供電模塊23與加速度傳感器18、信號(hào)調(diào)理模塊19、存儲(chǔ)模塊20和波形顯示器21連接，為其供電。

參見(jiàn)圖2，信號(hào)調(diào)理模塊19內(nèi)部包括信號(hào)放大單元24、A/D轉(zhuǎn)換單元25和CPU單元，加速度傳感器18采集到震動(dòng)信號(hào)后傳遞給信號(hào)放大單元24將信號(hào)放大，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換單元25將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，然后CPU模塊26用來(lái)解釋、執(zhí)行指令以及處理數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)模塊20將CPU模塊26處理過(guò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)并發(fā)送到波形顯示器21，波形顯示器21出現(xiàn)震動(dòng)波的曲線。供電模塊23為采集系統(tǒng)供電。

信號(hào)放大單元24是利用具有放大功能的電子電路，將微弱的模擬信號(hào)放大處理，轉(zhuǎn)換成我們所需要的信號(hào)。

A/D轉(zhuǎn)換單元25將信號(hào)放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢宰R(shí)別的數(shù)字信號(hào)，整個(gè)過(guò)程分為采樣、保持、量化、和編碼四個(gè)步驟，然后再送到CPU模塊。

CPU單元26是用來(lái)解釋、執(zhí)行指令以及處理數(shù)據(jù)。

參見(jiàn)圖3，絕緣板上包括固定點(diǎn)27、凹槽28和通孔29，敲擊前彈簧15在固定點(diǎn)27上固定，此時(shí)正極片12與負(fù)極片13沒(méi)有連接，敲擊時(shí)彈簧15凹槽28滑向通口29，敲擊完成時(shí)彈簧15通過(guò)通孔與負(fù)極片連接，此時(shí)計(jì)時(shí)系統(tǒng)形成閉合回路，開始計(jì)時(shí)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。