波速測井儀使用說明書

1、感謝您使用SM98-12A瑞雷波儀。為了您能盡快熟練地使用SM98-12A 瑞雷波儀，我們編寫了此使用說明書。從中，您可以獲取有關(guān)瑞雷波儀原 理、應(yīng)用，系統(tǒng)配置、技術(shù)指標，軟件使用，現(xiàn)場測試技術(shù)、資料整理等 方面的知識。在第一次使用瑞雷波儀之前，請務(wù)必仔細閱讀說明書。我們在編寫說明書時，力求其內(nèi)容全面而又簡單易懂。隨著當今科學(xué) 技術(shù)的突飛猛進，同時為了滿足用戶的市場需要，我們的瑞雷波儀及測試 軟件也在不斷改進，由此可能造成軟件與說明書在某些細節(jié)不一致的情況， 希望您能夠諒解，并熱切歡迎您的指正。安全使用注意事項對于本章列出的各條安全使用注意事項，請您認真理解并在使用過程 中嚴格執(zhí)行。仔細閱讀使

2、用說明書，全面了解儀器、軟件的使用方法和注意事項。儀器長時間不用，應(yīng)充足電存放在通風(fēng)干燥處，且每月至少充電1 次，以免損壞內(nèi)部電池。儀器每次使用后，應(yīng)及時充電。充電時使用三芯帶接地保護的接地 電源插頭和插座。注意防潮。過分潮濕的環(huán)境會對儀器造成不良影響。檢波器及電纜在收放過程中，應(yīng)避免將其貼地拖曳，以免檢波器損 壞和電纜外皮被刮破?，F(xiàn)場測試結(jié)束后，切記關(guān)閉主機電源。軟件運行環(huán)境為WIN98操作系統(tǒng)，有關(guān)其使用請參閱相關(guān)資料。瑞雷波儀主機及檢波器的許多部件為精密儀器，因此在搬運過程中 要輕起輕放；電纜放置在電纜箱中，勿彎折成死角。主機側(cè)面板各插口與相應(yīng)的電纜線插頭均有凸槽和凹槽相對應(yīng)，請 對好后

3、插入或旋轉(zhuǎn)擰上。切忌錯位時旋轉(zhuǎn)，以防插頭中的插針變歪甚至折 斷。說明書中提及的現(xiàn)場測試技術(shù)，若與相關(guān)規(guī)范不符，應(yīng)以相關(guān)規(guī) 范為準。1、瑞雷波儀簡介 1.1.瑞雷波儀工作原理在地面產(chǎn)生一瞬時沖擊力，產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞雷波，不同頻率的瑞雷波疊加 在一起，以脈沖的形式向前傳播。在地面上沿波的傳播方向，以一定的道間距設(shè)置檢波 器，就可以檢測到瑞雷波的傳播過程，經(jīng)過對瑞雷波信號進行頻譜分析、相位譜分析， 把各個頻率的瑞雷波分離出來，從而得到一條VRf曲線（即頻散曲線）或VR XR曲線。VRf曲線或VRXR曲線的變化規(guī)律與地下地質(zhì)條件有著內(nèi)在聯(lián)系， 通過對頻散曲線的反演解釋，可得到地下不同深度范圍內(nèi)的瑞

4、雷波傳播速度VR和某一 深度范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造情況，從而對場地或巖土的物理性質(zhì)做出評價。SM98-12A瑞雷波儀是一套12通道高分辨率、數(shù)字化的瑞雷波勘探儀器，具有分 時采樣、迭加、濾波、信號增強、抑制噪聲及現(xiàn)場實時顯示實測波形等功能。該儀器電路原理框圖如圖1所示，其基本組成有以下6個部分（其中微機為配套 設(shè)備）：濾波放大部分；多路電子轉(zhuǎn)換開關(guān)；A/D轉(zhuǎn)換器；邏輯控制器；微機控制系統(tǒng) 及其屏幕顯示部分；內(nèi)部檢測電路（未列入框圖）。圖1電路原理框圖儀器的工作過程如下：在地面敲擊震板，產(chǎn)生沿地層傳播的瑞雷波，檢波器接收 瑞雷波的信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后傳輸?shù)絻x器的前置放大和濾波部分，先進行可變增 益

5、的放大以達到足夠的信噪比，再進行各種濾波（高低通、諧波抑制等），并由多路電 子轉(zhuǎn)換開關(guān)將兩道并行的已放大的模擬信號進行采樣保持，變?yōu)橐宦反械碾x散脈沖信 號，此脈沖信號被放大到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器要求的幅度范圍內(nèi)，經(jīng)高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器進行量化（數(shù)字化），轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號，這些信號由微機統(tǒng)一控制，經(jīng)邏輯 控制電路實現(xiàn)各種功能的選擇與控制，將數(shù)字化后的數(shù)據(jù)按規(guī)定格式存入微機硬盤內(nèi)， 同時原始波形曲線以及分析和處理后的結(jié)果在微機顯示屏上進行顯示，結(jié)果還可由打印 機打印出來。SM98-12A瑞雷波儀主要由主機、4.5Hz檢波器、連接電纜（圖2）、觸發(fā)電纜、觸 發(fā)檢波器及振板等組成?，F(xiàn)場采集需配備筆

6、記本電腦。圖2 SM98-12A瑞雷波儀側(cè)面板為儀器與外接設(shè)備連接的平臺，見圖3。 主機電源：打開主機電源，上方指示燈亮起；進入WIN98操作系統(tǒng)。主機電源指示燈。正常情況下為綠色，電量不足時為紅色。 瑞雷波信號電纜插口：檢波器接收瑞雷波信號通過電纜從該孔傳入儀器。 觸發(fā)檢波器插口。觸發(fā)檢波器靈敏度調(diào)節(jié)。 貼壁式波速測井探頭信號電纜、地脈動測試信號電纜插口。地脈動測量電源地脈動電源指示燈 LPT1 口(并口)：連接計算機。接收計算機指令并傳輸測試信號。 充電插口：用于對主機充電。(11)保險管。1.2.瑞雷波儀的應(yīng)用范圍瑞雷波儀用于工程地質(zhì)勘查主要解決以下地質(zhì)問題：地層的劃分不同的地層一般具有

7、可分辨的波速差異，傳播速度的大小直接反映了地層的“軟” “硬”程度。因此，可以對地層進行劃分，并確定地基的持力層。地層中的低速帶反映了地下賦存的軟弱夾層，其對建筑物易造成危害，瑞雷波勘探 可劃分出軟弱層的埋深及范圍。地基加固處理效果評價巖土的物理力學(xué)參數(shù)原位測試地下空洞及掩埋物探測混凝土路面質(zhì)量檢測飽和砂土層的液化判別 2.主要技術(shù)指標2.1 .主機主要技術(shù)指標通道數(shù)：1至12道可選；采樣間隔：0.005ms10ms；采樣點數(shù)：51232768；各道時間一致性：W1個采樣間隔；各道振幅一致性：3%；頻率范圍：110000Hz；前放增益：LOW、HIGH；A/D轉(zhuǎn)換精度：14位；輸入阻抗：W10

8、kQ；觸發(fā)方式：脈沖、通斷；延時：08000ms可選。2.2.2 .主機整體指標適用環(huán)境：-20C40C；電源：12V蓄電池，充電器輸入電壓220V+10%；功耗：約3.6W；2.2.3.檢波器主要技術(shù)指標固有頻率：4.5Hz；靈敏度：270V/m/s。3軟件安裝及操作說明 3.1.軟件使用環(huán)境說明 3.1.1.軟件功能本軟件主要為現(xiàn)場瑞雷波采集及后期資料預(yù)處理。 3.1.2.計算機最低配置處理器：Pentium90MHz或更高的微處理器。 顯示器：VGA640X480或Microsoft Windows支持的更高分辨率顯示器。 內(nèi)存：Win9x系統(tǒng)N32MB, WinXP系統(tǒng)N64MB。硬盤

9、：N50MB。 8X或更高速CD-ROMo軟件系統(tǒng)：Win98-2000系統(tǒng)或WinXP系統(tǒng)。 3.2.軟件安裝波速刪井系統(tǒng)1.00地脈動處理61度）卸載波速洌井系統(tǒng)柱狀國將軟件安裝盤放入計算機的光盤驅(qū)動器內(nèi)，打開資源管理器，執(zhí)行安裝光盤中的 程序。在安裝過程中一律選擇“默認”即可。安裝完畢后，在屋序菜單中生成波速測井 系統(tǒng)程序組（見右圖），同時在桌面上生成采集程 序的快捷方式波速測井系統(tǒng)圖標。波速測井系統(tǒng)程序組中各項功能如下：波速測井系統(tǒng)100 :用于現(xiàn)場瑞雷波采集及室內(nèi)資料預(yù)處理，包括波形調(diào)整、振幅均衡（規(guī)格 化）、濾波等。 3.3.軟件運行執(zhí)行程序有兩種方法。單擊開始按鈕，執(zhí)行程序菜單中

10、的波速測井系統(tǒng)程序組中的相應(yīng)選項。在桌面上雙擊波速測井系統(tǒng)圖標。 3.4.波速測井系統(tǒng)功能說明波速測井系統(tǒng)是基于Win9 X或WinXP系統(tǒng)的全中文操作軟件，其采集界面見圖4。 執(zhí)行波速測井系統(tǒng)程序后，屏幕顯示圖4所示主界面。各菜單及工具條中圖標的功能說明如下:圖4主界面文件菜單菜單中各選項的功能與一般軟件基本相同，在此不再贅述。編輯菜單（圖5）該菜單中的主要選項是參數(shù)修改，如果在現(xiàn)場測試時輸入了錯誤參數(shù)，執(zhí)行該功能 后可對部分參數(shù)進行修改。查看菜單（圖6）菜單上部的三個項目為工具欄內(nèi) 容顯示選項。如果選擇了某一項，該功 能的快捷圖標條即顯示在工具欄內(nèi)。I撤消 Ol)Ctrl+：.菱鈕浚:tr

11、l-C咕計止：CttI-imm.,.鏈接時.*工具欄狀態(tài)欄 其它工具欄分隔視圖設(shè)置界面 設(shè)置顯示數(shù)據(jù) 顯示方式設(shè)置 顯示數(shù)據(jù)參數(shù) 顯示測井數(shù)據(jù) Cutum i ze .窗口中（圖7），在各欄內(nèi)輸入欲顯示的圖5編輯菜單圖6查看菜單界面顯示內(nèi)容調(diào)整：點擊設(shè)置顯示 數(shù)據(jù)選項，在彈出的“顯示參數(shù)設(shè)置”起止點數(shù)和起始道數(shù)，窗口中即可顯示 相應(yīng)的波形圖。圖8為顯示數(shù)據(jù)參數(shù)窗口，可從中查看文件的測試參數(shù)。-RayLTl基芬苴坦冬勺援1卜亨第處搭,H2R 胡1叫希助也|D Q# L1 71 “二具七匚I規(guī)隨轉(zhuǎn)圓;3志欄9甘WT旦欄 廿隔祖可卜1顯示;設(shè)M M示烈舟甘就 品示閽井曲據(jù) CulOrtM .1 1_

12、L里底_l祖1日即1Cl;懸韭代J.an商2M3LSLJ-i-fc2ZMJ詵枸直導(dǎo)2.1樂庠荷點D.L4OJUOO0IDOOD.aiDDD6 LUO撅J.W費眷步弦對去 區(qū)I二EM圖7界面顯示內(nèi)容調(diào)整圖8顯示數(shù)據(jù)參數(shù)窗口數(shù)據(jù)處理_ 頊譜始析,振幅追分析帶通濾波-直流濾波圓滑處理規(guī)櫓化S）:!目動剔除:L數(shù)據(jù)道翻轉(zhuǎn)：圖9數(shù)據(jù)處理菜單數(shù)據(jù)處理菜單（見圖9）對現(xiàn)場采集的信號進行規(guī)格化、濾波、剔除等處理， 去掉干擾信號，保留有效信號。該菜單中主要選項的功能 如下：頻譜分析（圖10）：接收信號由不同頻率的信號組成， 通過頻譜分析可得到不同頻率信號的能量分布。規(guī)格化：對采集的各道信號進行振幅平衡處理帶通濾

13、波：濾去高、低頻信號，剩留中頻信號。窗口 見圖11。該功能中的低頻和高頻截至范圍可根據(jù)頻譜分析結(jié)果選定。圖10頻譜分析窗口好- 1片王N-：御至|禎三：1二母I1羥二F打|邸 jif ardiadZW fitat |r：=圖11帶通濾波窗口其它各選項的功能及其在工具欄內(nèi)對應(yīng)的快捷圖標見表1:數(shù)據(jù)處理菜單功能一覽表表1項目圖標功能頻譜分析FR分析不同頻率信號的能量分布振幅譜分析AM分析不同振幅信號的能量分布帶通濾波BF濾去高、低頻信號，剩留中頻信號直流濾波DC對信號的直流成分進行濾波圓滑處理SM濾去高頻信號，剩留低頻信號規(guī)格化ST對采集的各道信號進行振幅平衡處理自動剔除RJ消除干擾信號數(shù)據(jù)道翻轉(zhuǎn)

14、RV各道數(shù)據(jù)在窗口中的排列順序翻轉(zhuǎn)圖象操作菜單(圖12)各選項的功能及其在工具欄內(nèi)對應(yīng)的快捷圖標見表2：圖像操作亙向放大爆)套向寤小旭)CtrH-f3芯平放大 Cti-14-Fi丁_ To X-F提取及轉(zhuǎn)向距離頻率域操作頁面Model Vc模型相速度操作頁面（在反演地層模型認可后顯出）View視圖操作頁面控制頻率波數(shù)幅度譜的圖形顯示，除通用標識按鈕外，還有：Zoom圖形縮放，帶像元數(shù)值框和縮放調(diào)整按鈕。Gain顯示增益，帶彩色標度的增益數(shù)值框和調(diào)整按鈕。Save Picture 圖形存盤，在彈出對話框，輸入文件名后將當前顯示的圖形存為 位圖文件。Contour圈定操作頁面圈定提取波型，用鼠標在

15、屏幕上進行：將鼠標指向提取波型的頻譜幅度峰。按下左鍵后，圖形上自動標出該頻率行上的最近幅度峰頂、以及到兩側(cè)谷底的 范圍。按住左鍵，沿幅度峰走向移動，即可將該波型的頻譜峰的范圍圈定出來。頁面中的列表框顯示該頻譜峰頂?shù)娜款l率和相速度數(shù)據(jù)。New 重作，清除已圈定的范圍。Cursor at光標指向，其旁的數(shù)值框顯示光標指向像元的頻率和相速度數(shù)值。Extract To X-F提取及轉(zhuǎn)向距離頻率域操作頁面Extract Contour data 提取圈定數(shù)據(jù)，認可圈定范圍后提取圈定數(shù)據(jù)，其旁 的列表框中即列出全部頻散數(shù)據(jù)。To X-F Stack 轉(zhuǎn)向距離頻率域疊加，確認提請的頻散數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入 距離頻率

16、域 疊加處理頁面。Model Vc模型相速度操作頁面From Model來自模型，其旁的列表框內(nèi)顯出地層模型的參數(shù)。Save Picture 圖形存盤，在彈出對話框，輸入文件名后將當前顯示的圖形存為位 圖文件。X-F Stack距離頻率域數(shù)據(jù)疊加窗口顯示提取波型的頻散數(shù)據(jù)，橫坐標為相速度，縱坐標為半波長，顏色標出不同 的數(shù)據(jù)疊加方式，對應(yīng)Fix X恒定偏移距方式為藍色，而對于Var X變偏移距方式， 近炮點數(shù)據(jù)為淺色，遠炮點為深色。操作控制頁面有：Overview縱觀視圖操作頁面Stack疊加操作頁面Save To Z-V存盤及轉(zhuǎn)向深度速度反演操作頁面Overview縱觀視圖操作頁面Stack

17、 of All N Traces / Separated 1 to N Traces 交替選擇顯示全部N道疊加頻散數(shù)據(jù)，或分別顯示1至N道鄰道互相關(guān)頻 散數(shù)據(jù)，其旁的列表框內(nèi)顯出全部道疊加頻散相速度數(shù)據(jù)。Stack疊加操作頁面Fix X Stack N1 to N2 Trace / Var X Stack of N Traces 交替選擇恒定偏移距N1至N2道，或變偏移距N道兩種疊加方式，視圖顯示選定方式的疊加結(jié)果， 右端的列表框內(nèi)顯出疊加頻散相速度 數(shù)據(jù)。當選定恒定偏移距疊加方式時：其旁的數(shù)據(jù)框顯出疊加起始道N1及終止道N2,兩側(cè)的調(diào)整按鈕 供改變N1及N2。當選定變偏移距疊加方式時：其旁的

18、數(shù)據(jù)框顯出疊加道數(shù)N,右側(cè)的調(diào)整按鈕供改變疊加道數(shù)。Save To Z-V存盤及轉(zhuǎn)向深度速度反演操作頁面Fix X Stack N1 to N2 Trace / Var X Stack of N Traces 交替選擇恒定偏移距N1至N2道，或變偏移距N道兩種疊加結(jié)果。Save File 文件存盤，在其旁的選擇框內(nèi)選定ZVF或TEXT格式后，將疊加結(jié) 果數(shù)據(jù)存盤。Save Picture 圖形存盤，將當前顯示的圖形存為位圖文件。To Z-V Inversion 轉(zhuǎn)向深度速度反演，將疊加結(jié)果數(shù)據(jù)傳至 深度速度反演處理 頁面作反演。Z-V Inversion深度速度域數(shù)據(jù)反演窗口顯示頻散數(shù)據(jù)和反演

19、的模型參數(shù)，對于頻散數(shù)據(jù)：橫坐標為相速度，縱坐標 為半波長，對于模型參數(shù)：橫坐標為剪切波速，縱坐標為深度。顏色標出頻散數(shù)據(jù)為 藍色，反演的初始模型為綠色，擬合后的模型為紅色。操作控制頁面有：File文件操作頁面Model建立模型操作頁面Manual Fit人工擬合操作頁面（在具備地層模型時顯出）Auto Fit自動擬合操作頁面（在具備地層模型時顯出）Save / Print存盤及打印操作頁面File文件操作頁面Load File（ZVF）載入文件，如果從原始采集數(shù)據(jù)提取的面波 頻散數(shù)據(jù)已保留為 ZVF格式文件，則可以載入進行反演。此時，如果該頻散數(shù)據(jù)文件中已含反演的模型層參數(shù)，并且其原始采集數(shù)

20、據(jù)文件和頻率波數(shù)域處理頁面中的原始采集數(shù)據(jù)文件同名， 則由該模型層參數(shù)將正演出基階和高階頻散數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)入頻率 波數(shù)域處理頁面，在 Model Vc模型相速度操作頁面上顯出，供在頻率波數(shù)域核對比較。Model建立模型操作頁面屏幕上出現(xiàn)對應(yīng)于頻散數(shù)據(jù)點的紅色水平標線，用以標識準備劃分層位的界面位 置，紅色標線可以在已劃定的界面下移動。建立模型時的操作為：按照屏幕顯示頻散數(shù)據(jù)（半波長和相速度）的形態(tài)，自上而下，移動紅色標線，逐 層確定層面位置，此時在屏幕上會顯出由頻散數(shù)據(jù)和界面位置估算的綠色的地層分層 輪廓。模型分層后，可檢查模型的擬合程度，如基本滿意，經(jīng)確定轉(zhuǎn)入人工或自動擬合， 否則可以重新再分

21、層。New 新建，在建立地層模型后可以重新由表層開始。SetLr/Vr設(shè)置紅色標線對應(yīng)的頻散數(shù)據(jù)點，其旁的數(shù)據(jù)框中顯示標線位置的頻散 數(shù)據(jù)半波長和相速度，可以用右側(cè)的調(diào)整按鈕上下移動，或用鼠標按住紅色標線拖動。Set Layer 設(shè)置層面，確認當前紅色標線位置為層面。Check Fit 檢查擬合，屏幕左下方顯出當前模型的擬合度Fitness。Model to Fit模型轉(zhuǎn)入擬合，確認當前地層模型，轉(zhuǎn)入人工或自動擬合。Manual Fit人工擬合操作頁面Set Layer選定擬合層位，其右方的數(shù)據(jù)框中顯示層號，用調(diào)整按鈕改換選定。選定 的層位在屏幕上由紅色澤標示。H厚度、Vs剪切波速，其右方的數(shù)

22、據(jù)框中分別顯示選定層的兩個參數(shù)，用右方的 調(diào)整按鈕可以改變層參數(shù)，并隨時可參考屏幕左下方顯出的模型參數(shù)的擬合度Fitness （紅色為當前值、黑色為原來值）。Insert 插入，將選定層一分為二，以此插入新層。Delete 刪除，將選定層刪除。Auto Fit自動擬合操作頁面Show Layer選定標示層位，其右方的數(shù)據(jù)框中顯示層號，用調(diào)整按鈕改換選定。 選定的層位在屏幕上由紅色澤標示。H厚度、竹剪切波速，其右方的數(shù)據(jù)框中分別顯示選定層的兩個參數(shù)。Fit Layer showed 自動擬合標示層位，自動優(yōu)化標示層位的 兩個參數(shù)，隨后屏 幕左下方顯出的優(yōu)化后模型參數(shù)的擬合度。Fit All La

23、yers 自動擬合全部層位，自動優(yōu)化全部層位的參數(shù)，隨后屏幕左下方 顯出的優(yōu)化后模型參數(shù)的擬合度。Save / Print存盤及打印操作頁面Fitted Model to File 擬合后模型層參數(shù)寫入文件，認可 擬合后模型層參數(shù)，寫入 當前的ZVF頻散數(shù)據(jù)文件，隨后屏幕左下方顯出模型參數(shù)的列表。此時，如果當前頻散數(shù)據(jù)文件的原始采集數(shù)據(jù)文件和頻率波數(shù)域處理頁面中的原 始采集數(shù)據(jù)文件同名，則由該模型層參數(shù)將正演出 基階和高階頻散數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入頻率 波數(shù)域處理頁面，在Model Vc模型相速度操作頁面上顯出，供在頻率波數(shù)域核對比較。Save File 文件存盤，在其旁的選擇框內(nèi)選定ZVF或TEXT格

24、式后，將寫有模 型層參數(shù)的頻散數(shù)據(jù)存盤。Save Picture 圖形存盤，將當前顯示的圖形存為位圖文件。Print Picture 打印圖形，在彈出的對話框中選好打印機型后，打印當前顯示的圖 形。Help使用幫助使用幫助采用閱覽HTML文件的方式索引。用鼠標點擊帶下劃線的藍色標題或詞 語，就可以轉(zhuǎn)向該標題或詞語的詳細說明，點擊左側(cè) 的圖標可返回內(nèi)容目錄頁，點擊 右側(cè)的圖標則返回當前標題的起始行。文字窗口的下方還有索引按鈕：Content 內(nèi)容目錄，顯出內(nèi)容目錄頁。Operation Guid 操作指導(dǎo)，顯出處理頁面操作說明頁。Help 幫助，顯出使用幫助頁。其右邊的框中顯出當前索引的HTML文件名（*.htm）。如果當前磁盤目錄中缺失 該文件或相應(yīng)的圖形文件（*.bmp,*.gif），則不能顯出索引的內(nèi)容或相應(yīng)的圖形。在任何數(shù)據(jù)域處理頁面如果按下F1鍵，則立即轉(zhuǎn)入使用幫助頁面并顯出相應(yīng)頁 面的操作說明。Back F1 P