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原文传递基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统

专利名称：	基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统
摘要：	本发明涉及一种基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，是利用环境振动以被动的方式提取多重散射波的监测系统，提取多重散射波的方式是利用环境振动接收装置获取滑坡体上的环境振动数据，并对这些同一时间接收到的振动数据两两配对做互相关计算获得在滑坡内部传播的多重散射波；通过对比多重散射波的参考波形和每小时的互相关函数中的多重散射波的相位差异以及波形相似度上的差异，获得波速变化和微裂隙变化这两种物理量。所述环境振动包括：自然活动导致以及人为活动导致的在滑坡上产生的频率在数赫兹至数十赫兹的微弱振动。具有低成本，高精度，易布署，能长期监测判断滑坡健康状态的优点。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国地震局地球物理研究所
发明人：	谢凡
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T13:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T12:00:00+0805
申请号：	CN202010091261.4
公开号：	CN111141827A
代理机构：	四平国泰知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	韩富刚
分类号：	G01N29/07;G01N29/14;G01H17/00;G;G01;G01N;G01H;G01N29;G01H17;G01N29/07;G01N29/14;G01H17/00
申请人地址：	100081 北京市海淀区民族大学南路5号
主权项：	1.一种基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于是利用环境振动以被动的方式提取多重散射波的监测系统，提取多重散射波的方式是利用环境振动接收装置获取滑坡体上的环境振动数据，并对这些同一时间接收到的振动数据两两配对做互相关计算获得在滑坡内部传播的多重散射波；通过对比多重散射波的参考波形和每小时的互相关函数中的多重散射波的相位差异以及波形相似度上的差异，获得波速变化和微裂隙变化这两种物理量。 2.根据权利要求1所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于所述环境振动包括：自然活动导致以及人为活动导致的在滑坡上产生的频率在数赫兹至数十赫兹的微弱振动。 3.根据权利要求1所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于多重散射波的获取流程是：有N个接收装置均匀分布在滑坡上连续不停的记录环境振动，对所有装置在同一小时的数据两两配对进行互相关计算，可获得N × (N-1)/2条互相关函数；多重散射波存在于互相关函数中左右半轴上传播时间比较长，但幅值能量较弱的部分。 4.根据权利要求3所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于使用的挑选多重散射波窗口从互相关函数中1/3最大幅值处开始到信噪比（SNR）等于0处停止。 5.根据权利要求1所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于提取多重散射波是将N台环境振动接收装置均匀安装在滑坡体上，每台环境振动接收装置连续不停的将每小时记录到的环境振动数据通过电信系统的数据链路自动上传至云服务器；云服务器在收到数据后对所有装置两两配对，对同一小时的配对数据进行互相关计算，获得每小时含有多重散射波的N × (N-1)/2条互相关函数；并按照挑选多重散射波的窗口，把互相关函数左半轴或者右半轴的多重散射波挑选出来。 6.根据权利要求5所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于环境振动接收装置由东、北、垂直三分量高精度振动传感器模块，高精度数据采集器模块，太阳能供电模块，高精度GPS授时模块，数据传输模块以及必要的线缆构成。 7.根据权利要求1所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于获得波速变化和微裂隙变化这两种物理量的步骤是：第一步确定参考波形（H(t)）；第二步确定波速变化的范围；第三步，从波速变化范围中的最小值开始取值，计算波速变化后的参考波形H(t+1%)，并把波速变化后的波形H(t+1%)与某一个小时的多重散射波计算并获得相关系数，比较相似度；第四步，取遍波速变化的范围的所有波速变化值，使得第三步中计算得到的相关系数在波速变化的范围内取得最大值；第五步，按照第三步和第四步，把需要监测的时间段内的所有多重散射波都与参考波形进行计算，获得该监测时间段内的波速变化和微裂隙变化的时程曲线。 8.根据权利要求7所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于第一步确定参考波形是假设滑坡上有2台环境振动接收装置观测了30天，那么一共有720条互相关函数，按照挑选多重散射波的窗口，把720条多重散射波挑选出来；参考波形是720条多重散射波的平均值；波速变化范围在-1%到1%，步长为0.001%；第四步取得的最大相关系数所对应的波速变化值即是该一个小时的散射波波速变化值，最大相关系数则可作为微裂隙变化的大小。 9.根据权利要求1所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于获得波速变化是假设滑坡上均匀分布的环境振动接收装置大于等于4台，可利用相邻配对的仪器所组成的三角形内的波速变化的平均值在空间上做线性插值，得到4台装置范围内的波速变化空间分布。 10.根据权利要求9所述基于测量多重散射波的滑坡动态变化监测系统，其特征在于获得波速变化的步骤是第一步，得到配对的AB，BC，CA之间的互相关函数，按照波速变化的测量方法，分别得到AB，BC，CA之间在波速变化；第二步，对AB，BC，CA之间在波速变化取平均，得到这个三角区域内的平均波速变化（+）；第三步，分别对剩余三个三角区域内（AB，AD，BD；BC，CD，DB；AD；AC；CD）的互相关函数做波速变化后取平均，共得到4个波速变化平均值；第四步，利用这个4个波速变化均值在空间上做线性插值，获得4台装置范围内的波速变化空间分布。
所属类别：	发明专利