一种钻孔径向三维成像系统技术方案

本发明专利技术公开一种钻孔径向三维成像系统，其包括：探头设备，所述探头设备包括依次连接的径向周向信号发射器、定位定向环向阵列接收探头、收发换能器；其中所述径向周向信号发射器以钻孔为轴心发射声波信号，所述定位定向环向阵列接收探头以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反射波信息，所述收发换能器用于提供所述径向周向信号发射器和所述定位定向环向阵列接收探头的收发换能；探头控制设备控制将所述探头设备放入钻孔以及调节定位定向环向阵列接收探头的位置；主机设备接收所述探头设备发送来的钻孔周围的地质反射波信息，并根据所述钻孔周围的地质反射波信息构造三维成像，本发明专利技术实现了对钻孔周围的地质情况进行三维成像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程物探
，更具体的说，本专利技术涉及一种钻孔径向三维成像系统。
技术介绍
工程物探是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。而地质钻孔是进行工程物探最常用的勘探方法之一，围绕钻孔进行的测试、试验和探测方法技术非常多，通过地质钻孔可获得各种有益的信息，但目前如何对钻孔周围的地质情况进行三维成像是业界迫切希望解决的问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提出了一种钻孔径向三维成像系统，以对钻孔周围的地质情况进行三维成像。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种钻孔径向三维成像系统，其包括：探头设备，所述探头设备包括依次连接的径向周向信号发射器、定位定向环向阵列接收探头、收发换能器；其中，所述径向周向信号发射器以钻孔为轴心发射声波信号，所述定位定向环向阵列接收探头以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反射波信息，所述收发换能器用于提供所述径向周向信号发射器和所述定位定向环向阵列接收探头的收发换能；探头控制设备，用于控制将所述探头设备放入钻孔以及调节定位定向环向阵列接收探头的位置；主机设备，用于接收所述探头设备发送来的钻孔周围的地质反射波信息，并根据所述钻孔周围的地质反射波信息构造三维成像。其中，所述径向周向信号发射器与所述定位定向环向阵列接收探头之间还设置有陀螺仪。其中，所述陀螺仪与所述定位定向环向阵列接收探头之间还设置有：扶正器。其中，所述扶正器与所述定位定向环向阵列接收探头之间还设置有：三轴电子罗盘。其中，所述径向周向信号发射器、所述陀螺仪、所述扶正器、所述三轴电子罗盘、所述定位定向环向阵列接收探头以及所述收发换能器通过探头连接管连接为一体。其中，所述定位定向环向阵列接收探头包括：皮囊、内置传感器、定子和转子。其中，所述内置传感器上设置有16个接收阵列端子。其中，所述皮囊内置有进气管。其中，所述探头控制设备包括三角架和智能变频电动绞车。其中，所述智能变频电动绞车包括：拉拔电缆、光电深度传感器、变频器、电机、减速变速机、控制器。本专利技术具有如下有益技术效果：根据本专利技术的一种钻孔径向三维成像系统，其包括：探头设备，所述探头设备包括依次连接的径向周向信号发射器、定位定向环向阵列接收探头、收发换能器；其中，所述径向周向信号发射器以钻孔为轴心发射声波信号，所述定位定向环向阵列接收探头以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反射波信息，所述收发换能器用于提供所述径向周向信号发射器和所述定位定向环向阵列接收探头的收发换能；探头控制设备，用于控制将所述探头设备放入钻孔以及调节定位定向环向阵列接收探头的位置；主机设备，用于接收所述探头设备发送来的钻孔周围的地质反射波信息，并根据所述钻孔周围的地质反射波信息构造三维成像，即本专利技术实现了对钻孔周围的地质情况进行三维成像，且实现了以钻孔为轴心的全方位扫描探测，以及方位和距离的精确定位，不仅上下分辨率一致，成倍地提高了探测精度，并且只需一个钻孔即可探测钻孔半径30米内的地质状况，且无需重复钻孔，工程效益和社会效益巨大。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为根据本专利技术一种钻孔径向三维成像系统的一个具体实施例的组成示意图；图2为根据图1中探头设备的一个具体实施例示意图；图3为根据图2中定位定向环向阵列接收探头的一个具体实施例示意图。具体实施方式参考图1，本实施例一种钻孔径向三维成像系统，其主要包括：探头设备1、作为探头控制设备的三角架2和智能变频电动绞车3以及主机设备4，本实施例中探头设备1利用声反射雷达径向定位技术，使用单一钻孔对钻孔周围进行三维扫描，从而实现了以钻孔为轴心的全方位扫描探测，结合图2，探头设备1可包括依次连接的径向周向信号发射器11、定位定向环向阵列接收探头12、收发换能器13；其中，径向周向信号发射器11以钻孔为轴心发射声波信号，具体实现时，径向周向信号发射器11需发射具有固定频率、能量强劲、可高效工作的震源，例如，震源可以采用电火花，以保证分辨率和所要求的探测距离；另外，本实施例中定位定向环向阵列接收探头12以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反射波信息，而收发换能器13用于提供所述径向周向信号发射器11和定位定向环向阵列接收探头12的收发换能；具体实现时，定位定向环向阵列接收探头12可按照如下的参数设置，即：探头长度1000mm；收紧最小直径50mm；最大变形直径100mm(可在50-100mm直径的钻孔中进行工作)；最大工作孔深500m；最大探测半径30m；目标距离误差5cm。另外，由于钻孔窄小，上述定位定向环向接收阵列探头12需采用一个微小的声波阵列接收探头，并且这个探头可以灵活转向定位等，为了控制探头的姿势，作为一个优选的实施例，所述径向周向信号发射器11与所述定位定向环向阵列接收探头12之间还可设置有陀螺仪14，可有效控制探头进行转向等姿势的灵活调整，另外，在所述陀螺仪14与所述定位定向环向阵列接收探头之间还设置有：扶正器15，该扶正器15可对探头及探头设备其他部分的扶正，另外，本实施例中扶正器15与所述定位定向环向阵列接收探头12之间还设置有：三轴电子罗盘16，该三轴电子罗盘16可记录各扫描点的磁坐标并对图像进行定向，实现了方位和距离的精确定位，可成倍地提高了探测精度，充分利用了钻孔的勘探价值，同时，其也可与陀螺仪14、扶正器15等结合可用于探头调整位置，例如根据三轴电子罗盘测得的方位和距离的精确定位，进而可通过陀螺仪14和扶正器15对探头位置进行调整，从而可实现探头的灵活调整。需要说明的，作为一个具体实施例，上述的径向周向信号发射器11、陀螺仪14、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔径向三维成像系统，其特征在于，包括：探头设备，所述探头设备包括依次连接的径向周向信号发射器、定位定向环向阵列接收探头、收发换能器；其中，所述径向周向信号发射器以钻孔为轴心发射声波信号，所述定位定向环向阵列接收探头以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反射波信息，所述收发换能器用于提供所述径向周向信号发射器和所述定位定向环向阵列接收探头的收发换能；探头控制设备，用于控制将所述探头设备放入钻孔以及调节定位定向环向阵列接收探头的位置；主机设备，用于接收所述探头设备发送来的钻孔周围的地质反射波信息，并根据所述钻孔周围的地质反射波信息构造三维成像。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔径向三维成像系统，其特征在于，包括：
探头设备，所述探头设备包括依次连接的径向周向信号发射器、定位定
向环向阵列接收探头、收发换能器；
其中，所述径向周向信号发射器以钻孔为轴心发射声波信号，所述定位
定向环向阵列接收探头以钻孔为轴心按照全阵列方式接收钻孔周围的地质反
射波信息，所述收发换能器用于提供所述径向周向信号发射器和所述定位定
向环向阵列接收探头的收发换能；
探头控制设备，用于控制将所述探头设备放入钻孔以及调节定位定向环
向阵列接收探头的位置；
主机设备，用于接收所述探头设备发送来的钻孔周围的地质反射波信息，
并根据所述钻孔周围的地质反射波信息构造三维成像。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述径向周向信号发射器
与所述定位定向环向阵列接收探头之间还设置有陀螺仪。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述陀螺仪与所述定位定
向环向阵列接收探头之间还设置有：扶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小庆，谭维奇，沙丽，王润，刘根，李先昊，周震，
申请(专利权)人：武汉力博物探有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42