[0001] 本发明涉及地球物理技术领域，特别涉及一种地震模型速度的检测系统。

[0002] 共振法是一种测量弹性波速度的重要方法，它基于驻波原理，其振动与风琴管中的振动相类似。在被测样品中包含了整数个振动的半波长，即样品长度L＝n(λ/2)，这里n是整数，λ是驻波的波长，因此波的相速度v＝λf＝2Lf/n。

[0003] 采用此种方法需要的设备比较简单，但是目前实验室采用此法的装置进行测速时存在着下面的问题：

[0004] ①由于目前通常使用的波发射和接收器件幅频特性不够平整，波发射器件不能在各个频点上发出等幅的振动输出信号，波检测器件不能做到等幅接收；即波发射器件不能把平整的电压驱动信号转换为平整的振动驱动信号，而波接收器件不能把平整的振动信号转换为平整的电压信号供采集和处理用。这样的结果是得到的谐振频率f不够准确。

[0005] ②重复性较差。由于波在被测样品中的传播和波发射及接收器件与被测样品的耦合有关，因此如果压紧程度不一样都会造成不同的测试结果。

[0006] ③手工干预多，测试效率低，测试结果与实验人员的习惯和素质有关。另外振动台容易受到地面传来的外界低频信号干扰。涉及一种地震模型速度的检测系统。

[0007] 针对现用技术的缺点，有必要提出一种地震模型速度检测系统。

[0022] 结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围，下面将结合附图对本发明作进一步说明。

[0023] 图1和图2分别为本发明的地震模型速度检测系统的组成框图和地震模型速度检测系统的结构示意图。

[0024] 如图1和图2所示，本发明的地震模型速度检测系统设置在设置实验台1上，地震模型速度检测系统包括两个夹板2，至少一个夹板2能够相对实验台1相对滑动，两个夹板2之间夹设待检测的地震模型3，夹板2上设有透孔21，透孔21与地震模型3相对设置，以便于激光光束透过，地震模型3的两端分别设有第一激光测振仪4和第二激光测振仪5，第一激光测振仪4与地震模型3之间设有振动信号发射分析仪6，振动信号发射分析仪6与第一激光测振仪4和第二激光测振仪5相电接。

[0025] 具体的，在本发明中，实验台1为气垫隔震台，该气垫隔震台可有效地隔离来自外界的高于1hz信号地面振动干扰的，从而增加测量结果的准确性。

[0026] 一个夹板2固定连接在实验台1上，另一个夹板2通过滑轨7与实验台1相接，另一个夹板2能够相对滑轨7来回滑动，在本发明的一具体实施方式中，滑轨7设置在实验台1上，滑轨7包括能在滑轨7上来回滑动的滑块71，滑块71与另一个夹板2相接，通过滑块71在滑轨7上来回滑动，即实现另一个夹板2能够相对试验台1相对滑动，从而达到该地震模型速度检测系统能够适应不同尺寸的地震模型的效果。

[0027] 进一步地，第二激光测振仪5和地震模型3之间设有能对地震模型3受到的夹紧力进行检测的压力传感器8，通过对夹板2与被测地震模型3之间压力的检测和控制，保证每次实验夹板2和被测地震模型3之间夹紧力相同，即实现保证每次实验夹板2和被测地震模型3的耦合基本一致，以确保实验的可重复性。

[0028] 振动信号发射分析仪6包括计算机61、数模转换器62和压电陶瓷63，数模转换器62分别与计算机61和压电陶瓷63电连接，计算机61还分别与第一激光测振仪4和第二激光测振仪5相电接。

[0029] 进一步地，数模转换器62和压电陶瓷63之间设有功率放大器64，功率放大器64分别与数模转换器62和压电陶瓷63相电接。

[0030] 具体的，压电陶瓷63为叠堆压电陶瓷63，从而实现压电陶瓷63具有体积小、重量轻、分辨率高、响应速度快等优点，输出力大、换能效率高，不发热，驱动电路相对简单等特点。

[0031] 计算机61通过数模转换器62将需要发送的波形发给功率放大器64放大后送给叠堆压电陶瓷63，叠堆压电陶瓷63将电功率信号转换为振动信号发射到被测地震模型3，在地震模型3上产生振动波，第一激光测振仪4通过检测叠堆压电陶瓷63的背面的振动检测其实际振动输出，并将该值转换为电压值后送给控制计算机61用于幅度控制，压力传感器8对地震模型3压紧的力进行监测，第二激光测振仪5则对叠堆压电陶瓷63的振动输出进行检测，并将检测结果发给计算机61，计算机61将采集到的振幅值进行计算，得到共振频点f，由此得到地震模型3的速度值。

[0032] 如图2所示，地震模型3还通过多个支架31连接在实验台上，以增加地震模型3夹设在两个夹板2之间的稳定性。在此需要说明的是图2由两个支架31来支撑，地震模型3没有被两个夹板2夹设，即此时的夹板2对地震模型3的夹紧力为0。

[0033] 该地震模型速度检测系统安装完成后，通过控制装置和合适的工作流程，使得地震模型的速度测试自动完成，无需进行人工干预。

[0034] 在本发明的一具体实施例中，本发明的地震模型速度检测系统的参数如下：

[0035] 震源信号输出频率：1Hz-100KHz

[0036] 可测试地震模型(样品)材料：有机玻璃、环氧树脂、金属材料、煤样、岩石样本等。

[0037] 样品最大长度：1.5m；

[0038] 样品最小长度：10cm；

[0039] 样品最大直径：10cm；

[0040] 样品最小直径2.5cm；

[0041] 样品最大水平压力500N；

[0042] 样品最小水平压力0N；

[0043] 滑轨最大运行范围：500mm。

[0044] 实验台的参数：

[0045] 几何尺寸：长2.4m，宽1.2m，高0.8m；

[0046] 平衡功能：气垫气压自动检测，自动平衡控制；

[0047] 隔离效果：能有效隔离1Hz以上地面震动干扰。

[0048] 本发明的地震模型速度检测系统对地震模型的测速过程包括如下步骤：

[0049] (1)将测试模型进行安装

[0050] 将地震模型3固定好，将其夹紧到预定的压力值。

[0051] (2)建立各频点等幅振动输出需要的驱动电压表格

[0052] 叠堆压电陶瓷63在1-100khz工作频带范围内的振动输出响应不能做到等幅输出，即同幅度电压驱动信号得不到同输出振动信号，因此需要进行频率补偿。由于叠堆压电陶瓷63可在其正面和背面同时输出幅度相同、相位相反的振动信号，第一激光测振仪4可从叠堆压电陶瓷63的背面测量在同一幅度驱动电压条件下各频点的实际输出振动值，当某频点实际振动值高于或低于设定值的范围超过设定差值时，通过调节驱动电压使输出振动值与设定值的误差小于设定差值。将由此得到该频点的驱动电压值填入计算机表格中，当频带范围内的所有频点都检测完后，计算机可根据此表格按频点顺序和电压值驱动叠堆压电陶瓷63在工作频带内进行等幅振动输出。

[0053] (3)采用第二激光测振仪5进行振动采集

[0054] 第二激光测振仪5通过夹板2上的透孔21对被测地震模型3的另一端面上的振动进行检测，由于第二激光测振仪5可在宽带(1-1Mhz)范围内做到非接触等振幅接收，因此不会产生耦合问题和接收端不等幅接收的问题。

[0055] (4)计算得到地震模型3的速度值

[0056] 将第二激光测振仪5采集到的振幅值进行计算，得到共振频点f，根据v＝λf＝2Lf/n公式计算得到地震模型3的速度值。

[0057] 本发明的地震模型速度检测系统结构简单，该系统能比较准确快捷的用于测试地震模型的速度。通过设置第一激光测振仪能够实现该系统能做到在1hz-100khz带宽范围内的各个频点上输出等幅振动的驱动信号，通过设置第二激光测振仪能对透过地震模型的振动信号进行宽频接收，且该系统操作过程中无需进行人工干预，通过对夹板与被测模型之间压力的检测和控制，保证每次实验夹板和被测模型之间的耦合基本一致，以确保实验的可重复性，该系统安装完成后，通过控制装置和合适的工作流程，使得该系统对地震模型速度的测试自动完成，无需进行人工干预，通过气垫隔振台隔离外界的低频振动干扰信号，实现测量结果准确的目的，本发明的气垫隔震台可有效地隔离来自外界的高于1hz信号地面振动干扰的，从而增加测量结果的准确性。

[0058] 上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法。虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。