衝擊夯可控震源控制裝置及控制方法

2024-01-25 15:05:15 3

專利名稱：衝擊夯可控震源控制裝置及控制方法
技術領域：
本發明涉及衝擊夯可控震源電子電路控制裝置，尤其涉及ー種帶有編碼方式精確控制振動掃描方式、時間的步進電控裝置及步進電機減震的工作方法。
背景技術：
衝擊夯震源是近年來研製成功的ー種既不貴，又無損的震源技木。衝擊夯震源是構造調查，淺層油氣和地下水資源反射波勘探的理想震源；用普通建築エ地常用的打夯機作為激震源取代危險的炸藥震源，具有運輸方便，價格低，人工搬運可上山，便於在城市和交通繁忙地段施工等優點。吉林大學2010年碩士論文公開了《基於偽隨機編碼的夯擊震源技術研究》，介紹了ー種基於偽隨機編碼的夯擊震源技術進行研究；採用單片機為電路的核心，產生偽隨機編碼信號，再通過電機對夯擊震源的油門進行控制；此多功能電路包含ー個分電路，其電路的輸出糹而與Iv 4針摘頭和Iv Q4摘頭相連接，4針摘頭和Q4摘頭再與步 進電機相連接；多功能電路的另一端插頭分別於數字鍵盤、液晶顯示模塊、蜂鳴器相連接。以上論文將衝擊夯震源的振動掃描由手動改為由單片機主控的自動方式，但存在如在振動時，衝擊夯震源的衝擊カ較大，電機容易損壞，缺少一個對電機的減震裝置；衝擊夯震源振動掃描工作方式不精確，影響地震採集效果，不適用於長時間野外作業等不足。

發明內容
本發明的目的就是針對以上現有技術的不足，提出ー種適合於長時間野外工作，可提高地震勘探信噪比，精確控制衝擊夯可控震源掃描時間及步進電機減震的衝擊夯可控震源控制裝置；本發明的另一目的是提出一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制方法；本發明的再一目的是提出一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制軟體。本發明的目的是通過以下技術方案實現的衝擊夯可控震源電控裝置，是由單片機I通過人為控制4X4鍵盤6，選擇編碼序列，輸入碼源時間，將振動掃描編碼序列及碼源時間指令發送給步進電機驅動模塊2，驅動步進電機3轉動，經減震裝置帶動衝擊夯震源5油門轉動，衝擊夯震源5按照編碼掃描序列方式振動掃描。減震裝置4是由步進電機3和減震橡膠8固定在承重鐵板9上，步進電機轉軸10與衝擊夯震源5油門通過鎖定螺栓13連接，圓柱鋼製套件12下端固定在衝擊夯震源5上，圓柱鋼製套件12上端與承重鐵板9之間有5-10cm的空間，圓柱鋼製套件12通過鎖定螺栓13固定各個鋼柱，減震彈簧11置於圓柱鋼製套件12內，圓柱鋼製套件12對減震彈簧11限位，減震彈簧11的上端與承重鉄板9接觸，減震彈簧11的下端固定在衝擊夯震源5上。編碼序列是由1111、0、1、0、11、00、1、000 組成。圓柱鋼製套件12是由三個以上圓柱鋼組成，所構成的空間平面直徑略大於減震彈簧11的直徑。
一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制方法，包含以下步驟①、通過單片機I控制4X4鍵盤6和液晶顯不7進彳丁系統自檢；②、通過4X4鍵盤6輸入振動掃描編碼序列及碼源時間，在液晶7上顯示，並發送給單片機I ;③、單片機I接收到人為指令，當單片機I輸出信號為O吋，電機驅動模塊2驅動步進電機3帶動衝擊夯震源5油門在油門最小位置，此時夯擊震源為靜止狀態；當單片機I輸出信號為I時，發送給步進電機驅動模塊2，驅動步進電機3轉動，步進電機3轉動時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12 —起轉動，轉到油門指定位置時停止,此時,衝擊夯震源5開始振動掃描；④、在衝擊夯震源5振動掃描時，會產生強大的衝擊力，減震彈簧11和減震橡膠8會減少衝擊カ對步進電機3的損壞，鎖定螺栓13固定在圓柱鋼製套件12上，將步進電機轉軸10與衝擊夯震源5固定在一起，防止因衝擊夯震源5振動； ⑤、當衝擊夯震源5振動掃描結束時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12—起轉動，從油門指定位置轉到油門最小位置，在兩個位置停留的時間，就是碼源時間，在ー個周期編碼序列掃描振動結束吋，衝擊夯震源5振動掃描停止，等待下ー個指令。一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制軟體，包含以下步驟a、當控制裝置接通電源準備工作時，液晶顯示首先進行系統初始化設置；b、顯示衝擊夯可控震源編碼電控裝置操作界面；C、系統進行鍵盤掃描；d、有按鍵按下，是，選擇編碼序列，按下編碼序列對應的鍵盤按鍵，否，返回到液晶屏上顯示選擇編碼序列；e、液晶顯示屏顯示選擇編碼序列，是，輸入碼源時間，否，返回；f、輸入碼源時間，碼源時間在程序裡有特定範圍，當超出範圍時，液晶顯示提醒操作人員重新輸入碼源時間，是，啟動衝擊夯，否，返回到有按鍵按下；g、啟動衝擊夯，是，衝擊夯可控震源按照選擇好的編碼序列及碼源時間進行振動掃描;h、當本次掃描結束吋，液晶顯示會顯示掃描結束，按下任意鍵，液晶顯示在選擇編碼序列界面上，等待輸入指令進行下一次掃描操作。有益效果本發明不僅實現了對衝擊夯可控震源掃描方式和掃描時間的精確控制，而且解決了衝擊夯震源由於人工手動操作帶來的對地震數據採集的問題，衝擊夯可控震源編碼掃描技術的應用，提高了衝擊震源的地震勘探解析度，有效的壓制相關幹擾，大大的提高了信噪比。減震裝置的設計，能夠緩解衝擊夯震源振動衝擊カ對步進電機的損壞，延長了步進電機的使用壽命，提高了工作效率，降低了野外工作成本，使衝擊夯可控震源更適用於野外地震勘探。


附圖I衝擊夯可控震源編碼電控裝置電路控制結構框圖附圖2衝擊夯可控震源編碼方式碼源序列圖
附圖3為附圖I中減震裝置4的結構圖附圖4衝擊夯可控震源編碼電控裝置軟體流程圖I單片機，2電機驅動模塊，3步進電機，4減震裝置，5衝擊夯可控震源，64X4鍵盤，7液晶顯示，8減震橡膠，9承重鐵板，10步進電機轉動軸，11減震彈簧，12圓柱鋼製套件，13鎖定螺栓。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例作進ー步的詳細說明衝擊夯可控震源電控裝置，是由單片機I通過人為控制4X4鍵盤6，選擇編碼序列，輸入碼源時間，將振動掃描編碼序列及碼源時間指令發送給步進電機驅動模塊2，驅動步進電機3轉動，經減震裝置帶動衝擊夯震源5油門轉動，衝擊夯震源5按照編碼掃描序列方式振動掃描。
減震裝置4是由步進電機3和減震橡膠8固定在承重鐵板9上，步進電機轉軸10與衝擊夯震源5油門通過鎖定螺栓13連接，圓柱鋼製套件12下端固定在衝擊夯震源5上，圓柱鋼製套件12上端與承重鐵板9之間有8cm的空間，圓柱鋼製套件12通過鎖定螺栓13固定，減震彈簧11置於圓柱鋼製套件12內，圓柱鋼製套件12對減震彈簧11限位，減震彈簧11的上端與承重鉄板9接觸，減震彈簧11的下端固定在衝擊夯震源5上。編碼序列是由1111、0、1、0、11、00、1、000 組成。圓柱鋼製套件12是由四個圓柱鋼組成，所構成的空間平面直徑略大於減震彈簧11的直徑。—種衝擊夯可控震源電控裝置的控制方法，包含以下步驟①、通過單片機I控制4X4鍵盤6和液晶顯示7進行系統自檢；②、通過4X4鍵盤6輸入振動掃描編碼序列及碼源時間，在液晶7上顯示，並發送給單片機I ;③、單片機I接收到人為指令，當單片機I輸出信號為O吋，電機驅動模塊2驅動步進電機3帶動衝擊夯震源5油門在油門最小位置，此時夯擊震源為靜止狀態；當單片機I輸出信號為I時，發送給步進電機驅動模塊2，驅動步進電機3轉動，步進電機3轉動時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12 —起轉動，轉到油門指定位置時停止,此時,衝擊夯震源5開始振動掃描；④、在衝擊夯震源5振動掃描時，會產生強大的衝擊力，減震彈簧11和減震橡膠8會減少衝擊カ對步進電機3的損壞，鎖定螺栓13固定在圓柱鋼製套件12上，將步進電機轉軸10與衝擊夯震源5固定在一起，防止因衝擊夯震源5振動；⑤、當衝擊夯震源5振動掃描結束時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12—起轉動，從油門指定位置轉到油門最小位置，在兩個位置停留的時間，就是碼源時間，在ー個周期編碼序列掃描振動結束吋，衝擊夯震源5振動掃描停止，等待下ー個指令。一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制軟體，包含以下步驟a、當控制裝置接通電源準備工作時，液晶顯示首先進行系統初始化設置；b、顯示衝擊夯可控震源編碼電控裝置操作界面；
C、系統進行鍵盤掃描；d、有按鍵按下，是，選擇編碼序列，按下編碼序列對應的鍵盤按鍵，否，返回到液晶屏上顯示選擇編碼序列；e、液晶顯示屏顯示選擇編碼序列，是，輸入碼源時間，否，返回；f、輸入碼源時間，碼源時間在程序裡有特定範圍，當超出範圍時，液晶顯示提醒操作人員重新輸入碼源時間，是，啟動衝擊夯，否，返回到有按鍵按下；g、啟動衝擊夯，是，衝擊夯可控震源按照選擇好的編碼序列及碼源時間進行振動掃描;h、當本次掃描結束時，液晶顯示會顯示掃描結束，按下任意鍵，液晶顯示在選擇編 碼序列界面上，等待輸入指令進行下一次掃描操作。衝擊夯可控震源電子控制裝置，是由單片機I經過電機驅動模塊2控制步進電機3轉動，使衝擊夯震源5打開油門，開始振動掃描，振動時通過減震裝置4對步進電機進行減震保護，通過鍵盤6設定振動掃描編碼序列及碼源時間，並顯示在液晶屏7上。減震裝置4，步進電機3和減震橡膠8固定在承重鐵板9上，步進電機轉軸10與衝擊夯震源5油門通過鎖定螺栓13連接在一起，在衝擊夯震源5工作時，減震彈簧11能減少衝擊カ對步進電機3的損壞，圓柱鋼製套件12保護減震彈簧11和步進電機轉軸10在工作時，不受來自外界的幹擾。衝擊夯震源電控裝置，是由單片機I經過電機驅動模塊2來控制步進電機3轉動，使衝擊夯震源5打開油門，開始振動掃描,振動時通過減震裝置4,對步進電機3進行減震保護，通過4X4鍵盤6來設定振動掃描編碼序列及碼源時間，在液晶7上顯示。編碼掃描序列及碼源時間，通過4X4鍵盤6，選擇編碼序列，輸入碼源時間，驅動步進電機轉動，如附圖2所示，當單片機I輸出信號為O吋，電機驅動模塊2驅動步進電機3帶動衝擊夯震源5油門在油門最小位置，此時夯擊震源為靜止狀態；當單片機I輸出信號為I吋，電機驅動模塊2驅動步進電機3帶動衝擊夯震源5油門轉動到油門指定位置，衝擊夯震源5開始振動掃描，每一次的0，I時間為碼源時間，多次的0，I掃描連接起來為ー個編碼周期序列，衝擊夯震源開始按照編碼序列方式振動掃描，編碼序列振動掃描方式能夠有效的壓制相關幹擾，提高信噪比。減震裝置4，步進電機3和減震橡膠8固定在承重鐵板9上，步進電機轉軸10與衝擊夯震源5油門通過鎖定螺栓13連接在一起，在衝擊夯震源5工作時，減震彈簧11會減少衝擊カ對步進電機3的損壞，圓柱鋼製套件12保護減震彈簧11和步進電機轉軸10在工作時，不受來自外界的幹擾。衝擊夯可控震源編碼電控裝置，是由步進電機3和減震橡膠8 一起固定在承重鐵板9上，步進電機轉軸10通過減震橡膠8和承重鐵板9與衝擊夯震源5油門連接在一起，用鎖定螺栓13固定在一起，圓柱鋼製套件12套住步進電機轉軸10和減震彈簧11，保護其在工作時，不受到來自外界的影響。衝擊夯震源編碼電控裝置的電路控制，是由單片機I負責，單片機I電路控制裝置的核心，控制和協調各部分工作。單片機I輸出指令，信號通過步進電機驅動模塊2來控制步進電機3轉動。4X4鍵盤6是用來選擇衝擊夯震源5編碼掃描方式及振動掃描時間，人為輸入掃描方式及時間，在液晶7上顯示，4X4鍵盤6將指令發送給單片機1，來控制步進電機I的轉動，體現出了人為控制編碼掃描技術的優點。步進電機3轉動時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12一起轉動，從油門指定位置轉到油門最小位置，在兩個位置停留的時間，就是碼源時間，在ー個周期編碼序列掃描振動結束吋，衝擊夯震源5振動掃描停止，等待下ー個指令。在衝擊夯震源5振動時，會產生強大的衝擊力，伴隨著強大的衝擊力，減震彈簧11和減震橡膠8會減少衝擊カ對步進電機3的損壞，延長了步進電機3的使用壽命，起到了很好的保護作用。衝擊夯震源編碼電控工作方法，包括以下步驟步驟I :首先通過單片機I控制，4X4鍵盤6和液晶顯示7進行系統自檢，以保證系統的正常運行。步驟2 :通過4X4鍵盤6輸入振動掃描編碼序列及碼源時間，在液晶7上顯示，發 送給單片機I。步驟3 :單片機I接收到人為指令，當單片機I輸出信號為O吋，電機驅動模塊2驅動步進電機3帶動衝擊夯震源5油門在油門最小位置，此時震源為靜止狀態；當單片機I輸出信號為I時，發送給步進電機驅動模塊2，驅動步進電機3轉動，步進電機3轉動時，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12 —起轉動，轉到油門指定位置時停止,此時,衝擊夯震源5開始振動掃描。步驟4 :在衝擊夯震源5振動掃描時，會產生強大的衝擊力，減震彈簧11和減震橡膠8會減少衝擊カ對步進電機3的損壞，鎖定螺栓固定在圓柱鋼製套件12上，將步進電機轉軸10與衝擊夯震源5固定在一起，防止因衝擊夯震源5振動，減震裝置受外界影響。步驟5 :當衝擊夯震源5振動掃描結束吋，步進電機轉軸10帶動衝擊夯震源5油門及圓柱鋼製套件12 —起轉動，從油門指定位置轉到油門最小位置，在兩個位置停留的時間，就是碼源時間，在ー個周期編碼序列掃描振動結束吋，衝擊夯震源5振動掃描停止，等待下ー個指令。
權利要求
1.一種衝擊夯可控震源電控裝置，其特徵在於，是由單片機(I)通過人為控制4X4鍵盤(6)，選擇編碼序列，輸入碼源時間，將振動掃描編碼序列及碼源時間指令發送給步進電機驅動模塊(2)，驅動步進電機(3)轉動，經減震裝置帶動衝擊夯震源(5)油門轉動，衝擊夯震源(5)按照編碼掃描序列方式振動掃描。
2.按照權利要求I所述的衝擊夯可控震源電控裝置，其特徵在於，減震裝置(4)是由步進電機(3)和減震橡膠(8)固定在承重鐵板(9)之上，步進電機轉軸(10)與衝擊夯震源(5)油門通過鎖定螺栓(13)連接，圓柱鋼製套件(12)下端固定在衝擊夯震源(5)上，圓柱鋼製套件(12)上端與承重鐵板(9)之間有5 — IOcm的空間，圓柱鋼製套件(12)通過鎖定螺栓(13)固定各個鋼柱，減震彈簧(11)置於圓柱鋼製套件(12)內，圓柱鋼製套件(12)對減震彈簧(11)限位，減震彈簧(11)的上端與承重鐵板(9)接觸，減震彈簧(11)的下端固定在衝擊夯震源(5)上。
3.按照權利要求I所述的衝擊夯可控震源電控裝置，其特徵在於，編碼序列是由1111、.0、1、0、11、00、1、000 組成。
4.按照權利要求2所述的衝擊夯可控震源電控裝置，其特徵在於，圓柱鋼製套件(12)是由三個以上圓柱鋼組成，所構成的空間平面直徑略大於減震彈簧(11)的直徑。
5.一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制方法，其特徵在於，包含以下步驟 ①、通過單片機I控制4X4鍵盤(6)和液晶顯示(7)進行系統自檢； ②、通過4X4鍵盤(6)輸入振動掃描編碼序列及碼源時間，在液晶(7)上顯示，並發送給單片機I ; ③、單片機⑴接收到人為指令，當單片機⑴輸出信號為0時，電機驅動模塊⑵驅動步進電機⑶帶動衝擊夯震源(5)油門在油門最小位置，此時夯擊震源為靜止狀態；當單片機(I)輸出信號為(I)時，發送給步進電機驅動模塊(2)，驅動步進電機(3)轉動，步進電機(3)轉動時，步進電機轉軸(10)帶動衝擊夯震源(5)油門及圓柱鋼製套件(12) —起轉動，轉到油門指定位置時停止，此時，衝擊夯震源(5)開始振動掃描； ④、在衝擊夯震源(5)振動掃描時，會產生強大的衝擊力，減震彈簧(11)和減震橡膠(8)會減少衝擊力對步進電機(3)的損壞，鎖定螺栓(13)固定在圓柱鋼製套件(12)上，將步進電機轉軸(10)與衝擊夯震源(5)固定在一起，防止因衝擊夯震源(5)振動； ⑤、當衝擊夯震源(5)振動掃描結束時，步進電機轉軸(10)帶動衝擊夯震源(5)油門及圓柱鋼製套件(12) —起轉動，從油門指定位置轉到油門最小位置，在兩個位置停留的時間，就是碼源時間，在一個周期編碼序列掃描振動結束時，衝擊夯震源(5)振動掃描停止，等待下一個指令。
6.一種衝擊夯可控震源電控裝置的控制軟體，其特徵在於，包含以下步驟 a、當控制裝置接通電源準備工作時，液晶顯示首先進行系統初始化設置； b、顯示衝擊夯可控震源編碼電控裝置操作界面； C、系統進行鍵盤掃描； d、有按鍵按下，是，選擇編碼序列，按下編碼序列對應的鍵盤按鍵，否，返回到液晶屏上顯示選擇編碼序列； e、液晶顯示屏顯示選擇編碼序列，是，輸入碼源時間，否，返回； f、輸入碼源時間，碼源時間在程序裡有特定範圍，當超出範圍時，液晶顯示提醒操作人員重新輸入碼源時間，是，啟動衝擊夯，否，返回到有按鍵按下； g、啟動衝擊夯，是，衝擊夯可控震源按照選擇好的編碼序列及碼源時間進行振動掃描; h、當本次掃描結束時，液晶顯示會顯示掃描結束，按下任意鍵，液晶顯示在選擇編碼序列界面上，等待輸入指令進行下一次掃描操作。
全文摘要
本發明涉及一種衝擊夯可控震源控制裝置及控制方法。是由單片機控制輸出指令，通過鍵盤選擇編碼掃描方式，輸入碼源時間，將信號傳送給電機驅動模塊，驅動步進電機轉動，達到控制衝擊夯震源油門的功能，完成精確控制震源編碼掃描振動；減震裝置對電機起到了保護作用，延長電機的使用壽命。本發明不僅解決了衝擊夯震源精確控制掃描時間和手動操作帶來的對地震數據採集不準的問題，還解決了步進電機在振動掃描時易損壞，不適用於長時間野外作業等問題。衝擊夯震源編碼掃描的應用，提高了衝擊震源的地震勘探解析度，有效的壓制相關幹擾，大大的提高了信噪比，提高了工作效率，完善了衝擊夯可控震源系統，使衝擊夯震源更適於野外地震勘探。
文檔編號G01V1/04GK102830425SQ20121035220
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者林君, 佟訓乾, 陳祖斌, 孫鋒 申請人:吉林大學