北京水工资环陆地声纳LDS系列仪器

北京水工资环新技术开发有限公司

LDS陆地声纳仪已获省部级一等奖3项，国家级二等奖1项，是拥有多项实用新型及发明专利，多项数据采集、数据处理专用软件版权，是具有完全的自主知识产权的方法和仪器，已发展了第四代仪器，并已成功注册多个专用商标。其第一代仪器FY–20于1991年研制成功并经过部级鉴定后投产，是我国生产的第一批虚拟型物探仪器，由便携式微机来控制全部数据采集。1993年升级为第二代产品。1997年钟世航教授和孙宏志教授开始构思第三代陆地声纳仪，于2000年6月至8月完成样机，2004年定型，命名为LDS–1。2005年，生产了LDS–1陆地声纳仪的改进型LDS–1A，为适应采用3分量检波器并根据用户增加道数的要求，将LDS-1A陆地声纳仪接入通道改为6道。

为了使仪器有更好的防尘、防水性能，并考虑仪器的美观大方。2001年开始寻找更合适的便携式工控机，2006年选用A770军用加固型笔记本计算机作为主工控机，接插名牌数据采集卡（工业级）加信号调理前置板组成，并命名为LDS–（3图1）。

图1 LDS-3型陆地声纳仪

主机采用全强固式笔记本电脑系列中具高知名度的超强固产品。这种工控机型有可接插采集卡扩展坞的笔记本电脑，不仅通过美军标MIL-STD810G认证并符合IP65标准对最恶劣环境的要求，还可满足极为苛刻的电磁干扰（EMI）要求，超强防水防尘密封式端口，采用全镁铝合金机壳，机身轻便，外形美观。该产品配置高性能阳光下可读的LCD屏、防震硬盘以及众多环境温度适应功能，因此运行极为可靠、高效；具有更强的便携特性与更强的适应恶劣工作环境的能力。内置直流12V、7800mAh高储能智能锂电池，外接交–直转换电源，额定功耗小于25W；为适应野外工作，在工作过程中可以方便地更换电池，保证纯工作时间多于8小时。

LDS–4的动态范围为108dB，采样率可达500000点/秒（采样间隔最小为2μs），采样点数为200k样点，保证可采集频率5～4000Hz的波。

检波器采用本公司拥有专利的超宽频带检波器，能够无压制无放大任何频段的振动信号采集到5Hz～4000Hz频带的波形信号（图2）。

图2 检波器特性曲线及基本参数

图3 陆地声纳记录道典型振幅谱

据不完全统计，陆地声纳仪从1991年至2010年已在104个工程成功应用，由于仪器的特点和陆地声纳方法的特点，使它在隧道施工地质预报和地面浅层勘查（特别在勘察中小溶洞）方面具有突出的优点：

（1）在隧道施工地质预报中，采用锤击震源，不固着检波器（只用凡士林耦合，人手按在岩面上），不打孔，不用爆炸震源，主要在隧道掌子面上布置测线，方便、快速。可以探查150m以远的断层破碎带，岩脉、溶洞、暗河，预报出它们的空间位置。特别是可以分辨2～3条交叉断层，并给出它们的走向、倾向和隧道中出现的里程。可探查100m远的大于1m的溶洞。经过数百次的探查预报和开挖的检验，符合率达90%上，得到施工方和业主及监理的欢迎。

（2）在地面浅层勘查方面：在济南闹市区、广州花都高速公路及其附近、广州新白云国际机场、沪蓉西高速公路湖北十里排段等交通繁忙地区工作，不怕汽车、行人的干扰，用锤击震源可探查深达200m，特别可探查深达100m的大于1m的单个溶洞，已成为城市勘查和岩溶探查的利器。在青川地震产生的滑坡上探查了滑动面、在厚层钢筋混凝土结构物上作质量检测、探查地下工程围岩松弛带等方面都有成功的实例。2010年9月由中国岩石力学及工程学会组织的鉴定会上，鉴定意见认为，“技术属于国内外首创，它在隧道施工中探查断层破碎带、溶洞等方面以及在城市地面浅层勘查方面达到国际领先水平，有很好的推广价值和广阔的应用前景。”主要鉴定委员有：陈运泰院士、滕吉文院士、周丰俊院士，蔡美峰教授。