国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      天然氣水合物勘探用海底地震儀的制作方法

      文檔序號(hào):6030587閱讀:212來源:國知局
      專利名稱:天然氣水合物勘探用海底地震儀的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明天然氣水合物勘探用海底地震儀涉及海洋地震觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      2000年開始,在863高技術(shù)計(jì)劃支持下,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理 研究所自主研制了高頻海底數(shù)字地震儀并在南海成功試驗(yàn),記錄到大容量 氣槍震源信號(hào),反演出深達(dá)莫霍面的研究區(qū)地殼結(jié)構(gòu),成為863 "深水油 氣勘探技術(shù)"項(xiàng)目中的一個(gè)亮點(diǎn)。隨著油氣勘探向深水和海洋殘留盆地 發(fā)展的進(jìn)程以及對(duì)天然氣水合物的勘探研究需求,對(duì)海底數(shù)字地震儀性能 指標(biāo)的要求也越來越高,比如要適應(yīng)大于3000m的水深、提高分辨率和連 續(xù)工作時(shí)間等。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是公開一種天然氣水合物勘探用海底地震儀,是在已有 高頻海底地震儀的基礎(chǔ)上,通過對(duì)國外產(chǎn)品技術(shù)的消化吸收改進(jìn)而成,其 提高了性能指標(biāo),可以滿足海洋科學(xué)研究與海洋油氣探測(cè)的需要。
      為達(dá)到上述目的,本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
      一種天然氣水合物勘探用海底地震儀,包括塑料儀器艙、玻璃儀器 艙球、脫鉤機(jī)構(gòu)、沉耦架;玻璃儀器艙球固裝于塑料儀器艙內(nèi),脫鉤機(jī)構(gòu) 位于塑料儀器艙頂端,沉耦架位于塑料儀器艙底端;在脫鉤機(jī)構(gòu)與沉耦架 之間以拉緊鋼絲固接,將塑料儀器艙固定于沉耦架中;其玻璃儀器艙球內(nèi) 設(shè)有常平裝置,常平裝置包括直流電機(jī)、配重銅板、調(diào)節(jié)重心用螺紋孔、 檢波器座、鋁制卡環(huán);配重銅板、檢波器座皆為中心有通孔的圓板,尺寸 相同; 一金屬導(dǎo)線管,其外徑與中心通孔的內(nèi)徑相適配,并順序穿過配重 銅板、檢波器座的中心通孔與配重銅板、檢波器座正交固接,配重銅板、 檢波器座相互之間有一間隙;三分量高頻檢波器包括一垂直向檢波器、兩水平向檢波器,檢波器座上表面設(shè)有垂直向檢波器,檢波器座側(cè)面有兩個(gè) 凹槽分別裝有兩個(gè)正交的水平向檢波器,鋁制卡環(huán)套在檢波器座外面通過 螺釘固接,鋁制卡環(huán)與檢波器座水平設(shè)置,相互有一間隙;
      鋁制卡環(huán)下表面呈弧面,與玻璃儀器艙球內(nèi)壁相適配;
      電池組分左右相對(duì)固設(shè)于o型圈的上表面,在電池組頂端電池盒蓋上
      水平設(shè)有電子電路板,電子電路板上方水平設(shè)有天線支架,支架上表面固
      裝有GPS天線,電子電路板下方水平設(shè)有一電機(jī)架,電機(jī)架上有直流電機(jī)、
      鋼絲纏繞輪,鋼絲纏繞輪位于電機(jī)架中心,直流電機(jī)的輸出軸與鋼絲的一 端固接,鋼絲的另一端繞過鋼絲纏繞輪垂向下方,并穿過導(dǎo)線管中心通道, 與配重銅板內(nèi)壁固接,將配重銅板、檢波器座和三分量高頻檢波器懸掛。
      所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其所述配重銅板厚度》8mm, 其.i.:均勻分布有螺紋孔,以用螺釘調(diào)節(jié)三分量高頻檢波器的重心。
      所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其所述常平裝置,其工作過
      程為開啟直流電機(jī),經(jīng)纏繞鋼絲提起配重銅板、檢波器座和三分量高頻
      檢波器,使檢波器座離開玻璃艙球底部,此時(shí)三分量高頻檢波器與配重銅
      板、檢波器座可自由旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度《30度,根據(jù)配重銅板、檢波器座和 三分量高頻檢波器組合體的自重調(diào)整平衡,調(diào)整完,再利用直流電機(jī)釋放 鋼絲把檢波器座放回玻璃艙球底部。
      所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其所述三分量高頻檢波器還 包括姿態(tài)傳感器,姿態(tài)傳感器采用固態(tài)merns器件,固接在配重銅板上, 分別與直流電機(jī)控制電路、三分量高頻檢波器電連接,能讀出三分量高頻 檢波器任意時(shí)刻的姿態(tài),當(dāng)檢波器的傾斜角度超過工作允許范圍時(shí),控制 電路指令直流電機(jī)在整點(diǎn)時(shí)刻對(duì)檢波器進(jìn)行調(diào)整。
      所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其電子電路、采集器系統(tǒng)、 水聲通訊模塊固定在電池盒蓋的上方,使玻璃艙球內(nèi)部的電池組,檢波器 組合體成為一個(gè)整體,在玻璃儀器艙球外進(jìn)行組裝、調(diào)試,然后將測(cè)試完 成的儀器放進(jìn)玻璃艙球內(nèi),通過玻璃艙球擠壓0型圈來固定內(nèi)部裝置;
      三分量高頻檢波器、水聲壓力傳感器,這兩種不同工作頻帶的儀器由 數(shù)字采集器,對(duì)儀器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,使儀器能夠記錄人工震源信號(hào)。
      5所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其所述三分量高頻檢波器頻
      率為10-250Hz。
      所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其海底流動(dòng)地震觀測(cè)方式 海底地震儀接收人工震源信號(hào)進(jìn)行主動(dòng)觀測(cè),做二維觀測(cè),用高頻率 的檢波器,獲得的數(shù)據(jù)能夠反演海底較為精細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu),觀測(cè)的地質(zhì)結(jié) 構(gòu)深度淺。
      本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀,內(nèi)部結(jié)構(gòu)一體化,在制造 時(shí)間和工作量上有了大幅度的縮減,操作簡單、方便,且減少了附加振顫。 并且采用無線藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),能夠在海上連續(xù)多次進(jìn)行地震觀測(cè) 作業(yè),打破了國外對(duì)高頻海底地震儀的壟斷。


      圖1為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀檢波器組合體的結(jié) 構(gòu)圖和拆分圖2為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀脫鉤機(jī)構(gòu)示意圖; 圖3為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀脫鉤機(jī)構(gòu)的熔斷鋼 絲繞線示意圖4為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀外觀立體結(jié)構(gòu)圖; 圖5為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀總結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施例方式
      請(qǐng)參閱圖1 圖5所示,為本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀 結(jié)構(gòu)示意圖。其中,配重銅板l、調(diào)節(jié)重心用螺紋孔2、檢波器座3、鋁制 卡環(huán)4、導(dǎo)線管5、垂直向檢波器6、水平向檢波器7、正極8、鎖緊螺母 9、壓絲墊片10、不銹鋼鏍柱11、鏍桿支撐板12、脫鉤滑塊13、繞絲釘 14、不銹鋼吊鉤15、繞絲固定板16、負(fù)極17、負(fù)極保護(hù)套18、熔斷鋼絲 19、熔斷鋼絲熔斷點(diǎn)(兩處)20、脫鉤機(jī)構(gòu)21、塑料儀器艙22、拉緊鋼 絲23、沉耦架24、鋼絲纏繞輪25、鎖緊鏍栓26、水聲壓力傳感器27、真 空氣嘴28、 GPS天線29、電子電路板30、電池組31、直徑2mm的鋼絲32、檢波器組合體33、 0型圈34、玻璃儀器艙球35。
      本發(fā)明的天然氣水合物勘探用海底地震儀由塑料儀器艙22、脫鉤機(jī)構(gòu) 21、沉耦架24三部分組成。
      一、塑料儀器艙
      塑料儀器艙22是海底地震儀可回收部分,它是內(nèi)部玻璃儀器艙球的
      保護(hù)罩,玻璃儀器艙球內(nèi)部采用單球一體化結(jié)構(gòu),主要包括
      (1) 水聲通訊模塊(請(qǐng)參閱"七通道多功能海底地震儀"申請(qǐng)?zhí)枮?br> 200810117385.4)
      水聲通訊模塊是電子電路板上面負(fù)責(zé)水聲通訊的部分,采用8位元FSK 數(shù)字編碼。FSK編碼的解調(diào)電路包括了振幅檢測(cè)、相位檢測(cè)、壓控振蕩器、 比較輸出器等幾個(gè)部分。其基本原理是根據(jù)輸入信號(hào)和本振信號(hào)的相位 差,控制壓控振蕩器在一個(gè)相對(duì)較窄帶寬內(nèi)( 400Hz)調(diào)節(jié)本振頻率, 如果輸入信號(hào)頻率和本振頻率一致,相位差為零,本振頻率鎖定,則編碼 解調(diào)電路輸出為低電平,反之為高電平。兩個(gè)編碼解調(diào)電路本振頻率分別 為10KHz和12, 5KHz,用以檢測(cè)信號(hào)中是否含有對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)。
      水聲傳輸?shù)慕换旎仨憜栴},采用首波提取的方式加以解決。原理是甲 板機(jī)每100毫秒發(fā)送一個(gè)編碼頻率,持續(xù)時(shí)間約10毫秒。在接收端水聲 通訊模塊在接收到的第一個(gè)編碼頻率信號(hào)后10毫秒內(nèi)關(guān)閉信號(hào)通道。以 后每隔100毫秒打開信號(hào)通道進(jìn)行信號(hào)解調(diào),持續(xù)時(shí)間為IO毫秒,然后 再關(guān)閉信號(hào)通道,直至該碼字節(jié)結(jié)束。
      為了防止放大器飽和,設(shè)計(jì)了帶通頻率10-12. 5KHz的單T網(wǎng)絡(luò)選頻 放大器,使信號(hào)頻帶之外的信號(hào)能被有效的壓制。
      水聲發(fā)射與換能器的匹配設(shè)計(jì),主要是從阻抗匹配和調(diào)諧匹配兩個(gè)環(huán) 節(jié)考慮,并采取措施對(duì)推挽功放管進(jìn)行保護(hù)。
      (2) 常平裝置
      包括直流電機(jī)、配重銅板1、調(diào)節(jié)重心用螺紋孔2、檢波器座3、鋁 制卡環(huán)4等。配重銅板l、檢波器座3皆為中心有通孔的圓板,尺寸相同。一金屬導(dǎo)線管5,其外徑與中心通孔的內(nèi)徑相適配,并順序穿過配重銅板 1、檢波器座3的中心通孔與配重銅板1、檢波器座3正交固接,配重銅板
      1、檢波器座3相互之間有一間隙。檢波器座3上表面設(shè)有垂直向檢波器6, 檢波器座3下表面有一凸臺(tái),凸臺(tái)側(cè)面徑向設(shè)有兩個(gè)正交的水平向檢波器 7,凸臺(tái)側(cè)面與鋁制卡環(huán)4固接,鋁制卡環(huán)4與檢波器座3水平設(shè)置,相 互有一間隙。鋁制卡環(huán)4下表面呈弧面,與玻璃儀器艙球35內(nèi)壁相適配。 電池組31分左右相對(duì)固設(shè)于0型圈34的上表面,在兩電池組31頂 端電池盒蓋上水平設(shè)有電子電路板30,電子電路板30上方水平設(shè)有天線 支架,支架上表面固裝有GPS天線29,電子電路板30下方水平設(shè)有一電機(jī) 架,電機(jī)架上有直流電機(jī)、鋼絲纏繞輪25,鋼絲纏繞輪25位于電機(jī)架中 心,直流電機(jī)的輸出軸與直徑2mm鋼絲32的一端固接,鋼絲32的另-端 繞過鋼絲纏繞輪25垂向下方,并穿過導(dǎo)線管5中心通道,與配重銅板1 內(nèi)壁固接,將三分量高頻檢波器33。
      設(shè)計(jì)了利用直流電機(jī)纏繞鋼絲將三分量高頻檢波器33 (檢波器組合 體)提起,并通過檢波器組合體33的自重調(diào)整平衡的原理進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整 的改進(jìn)方案,通過改進(jìn)常平裝置的結(jié)構(gòu)原理,使得內(nèi)部檢波器組合體33 的常平動(dòng)作的保持不需要灌注硅油,不需要呈密封結(jié)構(gòu),且體積重量均能 大大地降低,更為重要的改善是,姿控調(diào)整的范圍能有較大的提高,擴(kuò)展 為30度左右。將使海底地震儀在更為復(fù)雜的海底地形下正常的工作。最 大工作傾斜角度達(dá)到了國外同類寬帶海底地震儀的水平。
      三分量高頻檢波器還包括姿態(tài)傳感器,姿態(tài)傳感器采用固態(tài)mems器 件,粘接在配重銅板l上,分別與直流電機(jī)控制電路、三分量高頻檢波器 電連接,能讀出三分量高頻檢波器任意時(shí)刻的姿態(tài),當(dāng)檢波器的傾斜角度 超過工作允許范圍時(shí),控制電路指令直流電機(jī)在整點(diǎn)時(shí)刻對(duì)檢波器進(jìn)行調(diào) 整。
      其工作方式如下檢波器組合體33通過單股直徑為2mm的鋼絲懸掛, 厚度為8mm的配重銅板1與檢波器座3通過四組螺釘連接,依靠銅板均勻 分布的螺紋孔擰上螺釘調(diào)節(jié)檢波器的重心,通過電池盒蓋上的電機(jī)架固接 的直流電機(jī)纏繞鋼絲32提起檢波器組合體33離開玻璃儀器艙球35底部,
      8根據(jù)檢波器組合體33的自重調(diào)整平衡,調(diào)整完再利用直流電機(jī)釋放鋼絲
      32把檢波器組合體33放回玻璃儀器艙球35底部。玻璃儀器艙球35至檢 波器組合體33為剛性連接,由此保證地動(dòng)信號(hào)的低失真?zhèn)鬟f。當(dāng)海底地 震儀在海底著地后,姿態(tài)傳感器感知到海底姿態(tài)調(diào)平時(shí),可以讀出地震計(jì) 任意時(shí)刻的姿態(tài),當(dāng)?shù)卣鹩?jì)的傾斜角度超過工作允許范圍時(shí),直流電機(jī)會(huì) 在整點(diǎn)時(shí)刻對(duì)地震計(jì)進(jìn)行調(diào)整。
      玻璃艙球35內(nèi)電池盒將電池組31、電子電路30和高頻檢波器33 聯(lián)結(jié)成了一個(gè)整體,形成了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一體化。儀器組裝、調(diào)試工作都可 以在耐壓玻璃艙球35外完成。玻璃艙球35可看成僅是個(gè)機(jī)殼,將測(cè)試好 的海底地震儀放入玻璃艙球35中,由0型圈34壓縮固定,完成組裝。這 種結(jié)構(gòu)也降低了儀器的附加振顫。
      (3)電子電路板上面的采集系統(tǒng)
      a) 前放電路采用廠家推薦的放大電路形式,在信號(hào)輸入端加配一階無 源ZC低通抗混疊濾波器,采用極低噪音精密雙運(yùn)算放大器構(gòu)成儀器放大 電路,增益為30dB,放大電路噪音折合到輸入端為0.4uV (峰一峰值)。 具有很高的抗干擾能力。
      b) 儀器采用溫補(bǔ)晶振構(gòu)成的振蕩電路作為內(nèi)部時(shí)鐘,在0°C至4°C溫度 范圍內(nèi)其精度優(yōu)于5x10-8 。影響石英晶體振蕩頻率精度的主要是溫度因 素,而海底的溫度相對(duì)恒定,在2000米深的海底,溫度的年變化僅在O. 5 度,所以時(shí)鐘精度能有效地保證。為減小線路板的噪音,系統(tǒng)所需的所有 不同頻率的時(shí)鐘(主要是模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)鐘和單片機(jī)時(shí)鐘)采用對(duì)同一時(shí)鐘分 頻獲得。
      c) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用數(shù)碼相機(jī)和播放機(jī)上廣泛采用的SD (Secure Digital)卡,具有統(tǒng)一接口,容量可從16G擴(kuò)展到32G或更高。
      d) 在電路設(shè)計(jì)中堅(jiān)持微功耗設(shè)計(jì)原則;為了系統(tǒng)功耗微功耗的目的,數(shù) 據(jù)采集器的硬件電路設(shè)計(jì)遵從了以下的原則(l)采用CMOS型器件,(2) 采用1.8V、 3V和5V單電源低電壓供電;(3)數(shù)字電路盡量采用較低頻率 的工作時(shí)鐘;(4)盡量降低系統(tǒng)的無功功耗,整體功耗〈0.3W。
      e) 采集器的A/D轉(zhuǎn)換采用4階S - A型ADS1251增量調(diào)制器,AD時(shí)鐘由單片機(jī)LPC2103分頻輸出,數(shù)字濾波的功能采用軟件編程完成。AD每完 成一次轉(zhuǎn)換,觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生一次中斷,單片機(jī)的中斷程序?qū)D數(shù)據(jù)讀 入內(nèi)存。這種方式不僅可以在降低功耗和縮小體積的基礎(chǔ)上得到足夠的動(dòng) 態(tài)范圍(〉120dB),還能根據(jù)實(shí)際的不同需要,動(dòng)態(tài)調(diào)整其頻率-相位特性。 控制模塊采用ARM7內(nèi)核高性能單片機(jī)(NXP公司LPC2103)。工作電壓 3. 3/1.8V, 60M主頻,在完成A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字濾波的同時(shí)控制存儲(chǔ)、通訊等 其它模塊工作。單片機(jī)工作在空閑模式(idle mode),中斷驅(qū)動(dòng)模式。
      f)控制器連接了 7通道完全相同的AD模塊(第1-3通道連接寬帶地 震計(jì),第4-6通道連接高頻檢波器、第7通道連接水聽計(jì)通道),通過多 路開關(guān)(MAX4052)進(jìn)行切換,利用單片機(jī)的GPIO腳作為地址線選通讀入 1-7通道的AD數(shù)據(jù)。
      (5) 地震儀電源
      海底地震儀電池采用IOAH鋰電池,每套儀器安裝10枚。每個(gè)鋰電池 單獨(dú)帶保護(hù)器,的電池按環(huán)狀固定在玻璃艙球的下部,地震儀通過單片機(jī) 對(duì)每個(gè)電池的充放電狀態(tài)和電壓進(jìn)行檢測(cè),并能通過交互界面顯示。充電 通過艙球上的插座進(jìn)行,用戶可以了解每個(gè)電池的充電電量、充電時(shí)間等 信息。通過專用的充電器用戶可以在數(shù)十小時(shí)內(nèi)完成對(duì)海底地震儀的充電 工作。每次充電操作用戶都能掌握充電前后電池電壓狀態(tài),充電電量等信 息,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池失效或性能降低的情況。從而對(duì)失效電池及時(shí)進(jìn)行更 換,或根據(jù)電池性能降低的情況縮短儀器在海底工作的時(shí)間。 內(nèi)置的電源管理模塊能實(shí)時(shí)地監(jiān)督電池的電能儲(chǔ)量,當(dāng)能量低于某一預(yù)定 值,地震儀會(huì)關(guān)閉除了水聲通信之外的所有耗電設(shè)備,使地震儀在海底滯 留一年以上的時(shí)間仍能正常回收。
      (6) 數(shù)據(jù)提取方式
      為了保證海上的多次作業(yè)順利進(jìn)行,數(shù)據(jù)提取模塊必須操作方便并且 需要較快的傳輸速度。0BS中內(nèi)嵌了 DSB接口模塊與PC機(jī)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)交 換,能在不打開艙球的前提下,以較高的速度(2M字節(jié)/秒)實(shí)現(xiàn)0BS的數(shù)據(jù) 提取。(7) 無線數(shù)傳模塊
      無線數(shù)傳模塊采用0EM產(chǎn)品。其發(fā)射功率為1 5W,有效距離約5-10Km 左右。定位精度可達(dá)數(shù)十米以內(nèi)??紤]到無線數(shù)傳模塊內(nèi)置于玻璃艙球內(nèi) 空間的限制采用50歐450MHz鞭裝膠套天線與發(fā)射機(jī)配套,接收系統(tǒng)幾乎 不受空間的限制所以采用50歐12dB高增益天線與接收機(jī)配套。無線數(shù)傳 模塊調(diào)制方式采用FSK (頻移鍵控)方式,抗干擾能力強(qiáng)。為進(jìn)一步提高 抗設(shè)備干擾能力,通訊速度采用較低的1200bps。通訊協(xié)議為RS232格式 1位起始位,8位數(shù)據(jù)位,偶校驗(yàn),l位停止位。
      傳輸距離對(duì)發(fā)射機(jī)的天線高度非常敏感。由于發(fā)射機(jī)天線內(nèi)置于球 內(nèi),安裝高度受到極大限制。為此采取以下措施(a)減輕回收重量(b) 天線貼近球壁安裝(c)通過配重使回收時(shí)天線位于球的頂部。
      采用交織編碼技術(shù)能夠有效減少突發(fā)性干擾引起的誤碼,其原理為將 待發(fā)數(shù)碼按列排成矩陣,再按行的順序發(fā)送,如信道中因突發(fā)性干擾發(fā)生 連續(xù)誤碼,解交織的誤碼被分散到不同碼字能被BCH有效糾錯(cuò)。
      采用同步機(jī)制減少前導(dǎo)同步碼,有效的減少發(fā)射的時(shí)間,提高發(fā)射效 率;避免電池連續(xù)大電流放電引起"極化現(xiàn)象"。具體地說,每次發(fā)送和 接收的起始時(shí)間都由GPS輸出PPS的沿確定。
      (8) 電子電路板上面的頻閃燈
      頻閃燈安裝在電子電路板上,當(dāng)儀器上浮時(shí),頻閃燈在黑夜里能有效 的指示儀器所在方位方便回收。
      頻閃燈被置于高壓艙球的上部利用水壓開關(guān)進(jìn)行控制,當(dāng)儀器上浮, 水壓減小,頻閃燈工作,光源采用發(fā)光效率高,穿透性較好的高亮度發(fā)光 二極管??梢赃B續(xù)工作12小時(shí)以上。
      二、脫鉤機(jī)構(gòu)(請(qǐng)參閱"七通道多功能海底地震儀"申請(qǐng)?zhí)枮?200810117385.4):
      脫鉤機(jī)構(gòu)21為雙層結(jié)構(gòu),包括不銹鋼鏍柱11、鏍桿支撐板12、繞絲 固定板16,其中,片狀環(huán)繞絲固定板16和片狀環(huán)鏍桿支撐板12平行設(shè)置,以多數(shù)個(gè)不銹鋼鏍柱11將兩者固接,其中兩個(gè)位于直徑上的鏍柱11上端 伸出固定板16的上表面相互連接,構(gòu)成吊鉤15;鏍桿支撐板12內(nèi)孔直徑 與塑料儀器艙22頂部外圓直徑相適配。
      片狀環(huán)繞絲固定板16上表面設(shè)有正極13、脫鉤滑塊13、繞絲釘14、 負(fù)極17,正極8、負(fù)極17位于固定板16內(nèi)孔直徑方向的相對(duì)兩側(cè),正極 8上套接壓絲墊片10后螺接鎖緊螺母9,負(fù)極17上套接負(fù)極保護(hù)套18; 在與正極8、負(fù)極17構(gòu)成的直徑方向相垂直的直徑方向上兩端,于固定板 16周緣上設(shè)有向圓心的凹槽,兩凹槽內(nèi)各設(shè)有一脫鉤滑塊13, L狀脫鉤滑 塊13與凹槽相適配,其向上突起的固定壁中間有一固接口,固接口供拉 緊鋼絲23纏繞連接,其底座上設(shè)有多個(gè)繞絲釘14和一禁錮鏍栓;在固定 板16上表面還設(shè)有多個(gè)繞絲釘14,繞絲釘14均勻分布,分布的位置與正 極8、負(fù)極17的位置構(gòu)成圓環(huán)形。
      一熔斷鋼絲19經(jīng)正極8和順序經(jīng)所有的繞絲釘14繞成環(huán),并以鎖緊 螺母9和繞絲釘14固緊定位,將脫鉤滑塊13固于固定板16上,熔斷鋼 絲19與兩負(fù)極17觸接;兩負(fù)極17即是兩熔斷點(diǎn)20。
      將塑料儀器艙22置于沉耦架24中,脫鉤機(jī)構(gòu)21置于塑料儀器艙22 頂端,鏍桿支撐板12內(nèi)孔與塑料儀器艙22頂端相接,以多根拉緊鋼絲23 纏繞于脫鉤滑塊13的固接口 132后,用多個(gè)鎖緊螺栓26拉緊多根拉緊鋼 絲23,以固定塑料儀器艙22。
      在固定塑料儀器艙22后,卸掉脫鉤滑塊13上的禁錮鏍栓212,再利 用鎖緊螺栓26來拉緊鋼絲23調(diào)整儀器艙22的緊固程度;在儀器回收時(shí) 利用海水特性,在兩熔斷點(diǎn)20處進(jìn)行電腐蝕烙斷鋼絲19,脫鉤滑塊13 被拉緊鋼絲23拉脫開,儀器艙22即利用海水浮力上浮,以便回收。
      (1) 繞絲固定板16采用具有高機(jī)械強(qiáng)度、高剛性、.韌性強(qiáng)的工程塑 料尼龍加工而成,在水中不易變形,不易被腐蝕。
      (2) 繞絲釘14是脫鉤機(jī)構(gòu)中較為關(guān)鍵的部分,所以我們采用316L 特殊不銹鋼制成,這種材料對(duì)于海水及各種腐蝕介質(zhì)的抗腐蝕性能均優(yōu)于 普通不銹鋼。
      (3) 熔斷鋼絲19是整個(gè)脫鉤機(jī)構(gòu)的核心部件,我們選用的316耐腐 蝕鋼絲,由7束49股細(xì)鋼絲經(jīng)過特殊工藝加工而成,易曲而柔軟。在彎曲時(shí)不象單股鋼絲那樣顯得太硬,拉緊時(shí)會(huì)緊貼繞絲釘。
      脫鉤機(jī)構(gòu)21作為儀器回收過程的重要組成部件,機(jī)構(gòu)的組裝、調(diào)試 工作都可在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)通過,才可安裝使用。測(cè)試好的脫鉤機(jī)構(gòu)通過8
      組不銹鋼鏍釘固定在儀器艙22的上部,能夠很方便地完成組裝。機(jī)構(gòu)中 的零件加工工藝和選材均可以保證長時(shí)間工作在海水里,同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在 接到指令后,鋼絲在5分鐘內(nèi)即被熔斷。直到儀器回收整個(gè)過程不超過10 分鐘。
      三、沉耦架(請(qǐng)參閱"七通道多功能海底地震儀"申請(qǐng)?zhí)枮?200810117385. 4):
      沉耦架24,采用表面附著防銹漆的鋼鐵材料制成,在井字形上表面 中部固設(shè)一固定圓盤,固定圓盤中心部有一圓環(huán)狀突起,該圓環(huán)狀突起的 直徑與塑料儀器艙22底部外圓相適配,固定圓盤周緣處均勻分布著固接 的多數(shù)個(gè)向上正交的支撐桿,支撐桿上端固接有頂環(huán),頂環(huán)上均勻分布有 鎖緊螺栓26,頂環(huán)的內(nèi)孔直徑大于塑料儀器艙22的球直徑;
      鎖緊螺栓26與拉緊鋼絲23下端可拆卸的固接,通過耐腐蝕拉緊鋼絲 23與脫鉤機(jī)構(gòu)21緊密相連,其重量和體積適合于在下沉過程中控制下沉 速度和下沉姿態(tài),以及當(dāng)儀器沉入海底時(shí)能夠保持正確姿態(tài)并進(jìn)入工作狀 態(tài),并為地震儀在海底工作提供穩(wěn)定可靠的基座,提高儀器記錄數(shù)據(jù)的真 實(shí)性。儀器上浮后,沉耦架丟棄在海水中。
      通過耐腐蝕拉緊鋼絲23把儀器緊固在沉耦架24上,用鎖緊螺栓26 將帶塑料保護(hù)皮的耐腐蝕拉緊鋼絲23拉緊,由8股緊固,分兩組,每組 4股拉緊一脫鉤機(jī)構(gòu)21的脫鉤滑塊13,降低了單股鋼絲的受力程度,可 以使儀器很穩(wěn)定的固定在基座上。
      沉耦架24屬于不回收部分,考慮到它的工作性質(zhì),我們選擇標(biāo)準(zhǔn)角 鐵作為主要的加工原料,不但滿足了其作為工作基座的剛性和硬度,且大 大降低了加工成本。使用動(dòng)態(tài)過程
      選擇好投放地點(diǎn)和方位,把海底地震儀投放到海底,儀器著地后,立 即用聲納系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。內(nèi)部由姿態(tài)傳感器7感知到海底姿態(tài)不平時(shí),
      由位于電池盒蓋上面的直流電機(jī)上拉檢波器,使之脫離開玻璃艙球35,根 據(jù)自重作用調(diào)至水平并重新放回玻璃艙球35底部,此后內(nèi)部地震計(jì)和數(shù) 字采集器同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài),連續(xù)記錄海底干擾和地震信號(hào),并存儲(chǔ)在內(nèi) 部存儲(chǔ)器中。
      當(dāng)需要回收儀器時(shí),在該儀器所在的位置附近海域通過聲納系統(tǒng)發(fā)出 回收信號(hào),儀器接到信號(hào)后,開始熔斷鋼絲,約5分鐘儀器艙與沉耦架24 脫離,自動(dòng)上浮至水面,浮出海面后通過GPS天線29發(fā)送其所在的位置 信息,根據(jù)該信息或目測(cè)方式確定儀器方位,進(jìn)行打撈上船。然后提取所 記錄的數(shù)據(jù)供分析和研究。
      U)內(nèi)部一體化
      儀器內(nèi)部采用電池組31、電子電路30、三分量高頻檢波器33--體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將電池組通過O型圈34放置在玻璃艙球上,電路板安 裝在電池盒蓋的上面,使之成為一個(gè)整體,可以在玻璃儀器艙球外進(jìn)行組 裝、調(diào)試,然后將測(cè)試完成的海底地震儀放進(jìn)玻璃艙球內(nèi),通過玻璃艙球 擠壓0型圈來固定內(nèi)部裝置。比起以往的海底地震儀需要在球內(nèi)組裝和調(diào) 試,內(nèi)部結(jié)構(gòu)一體化的設(shè)計(jì)在時(shí)間和工作量上有了大幅度的縮減,操作簡 單、方便且減少了附加振顫。
      以往的海底地震儀(比如我們前期研制的三分量高頻海底地震儀)通 常將電池、地震計(jì)、記錄器、水聲模塊等部件都是零散的通過環(huán)氧樹脂粘 接的方式固定在上下兩半艙球,極易造成耐壓玻璃艙球的損壞,同時(shí)電路 布線復(fù)雜,難以組裝和調(diào)試,容易產(chǎn)生附加振顫噪聲影響儀器對(duì)地動(dòng)信號(hào) 的記錄。
      該項(xiàng)一體化結(jié)構(gòu)是我們創(chuàng)新性發(fā)明,這使海底地震儀實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的 復(fù)雜程度大大降低,同時(shí)該項(xiàng)工藝也可運(yùn)用到采用此類艙球的其它設(shè)備 中。(2)脫鉤裝置(請(qǐng)參閱"七通道多功能海底地震儀"申請(qǐng)?zhí)枮?br> 200810117385.4):
      脫鉤機(jī)構(gòu)21采用頂部脫鉤滑塊13鋼纜系固連接,利用鎖緊螺栓26 拉緊鋼絲調(diào)整儀器艙的緊固程度,整個(gè)過程便于安裝操作;儀器回收時(shí),
      水聲壓力傳感器接收到水面發(fā)出的釋放指令,海底地震儀的脫鉤機(jī)構(gòu)上的 正極開始加電利用海水特性進(jìn)行電腐蝕熔斷鋼絲19,脫鉤滑塊13被拉緊 鋼絲23拉脫開,儀器艙22利用海水浮力上浮。海底地震儀的回收過程時(shí)
      間短且可靠性強(qiáng)。
      權(quán)利要求
      1、一種天然氣水合物勘探用海底地震儀,包括塑料儀器艙、玻璃儀器艙球、脫鉤機(jī)構(gòu)、沉耦架;玻璃儀器艙球固裝于塑料儀器艙內(nèi),脫鉤機(jī)構(gòu)位于塑料儀器艙頂端,沉耦架位于塑料儀器艙底端;在脫鉤機(jī)構(gòu)與沉耦架之間以拉緊鋼絲固接,將塑料儀器艙固定于沉耦架中;其特征在于玻璃儀器艙球內(nèi)設(shè)有常平裝置,常平裝置包括直流電機(jī)、配重銅板、調(diào)節(jié)重心用螺紋孔、檢波器座、鋁制卡環(huán);配重銅板、檢波器座皆為中心有通孔的圓板,尺寸相同;一金屬導(dǎo)線管,其外徑與中心通孔的內(nèi)徑相適配,并順序穿過配重銅板、檢波器座的中心通孔與配重銅板、檢波器座正交固接,配重銅板、檢波器座相互之間有一間隙;三分量高頻檢波器包括一垂直向檢波器、兩水平向檢波器,檢波器座上表面設(shè)有垂直向檢波器,檢波器座側(cè)面有兩個(gè)凹槽分別裝有兩個(gè)正交的水平向檢波器,鋁制卡環(huán)套在檢波器座外面通過螺釘固接,鋁制卡環(huán)與檢波器座水平設(shè)置,相互有一間隙;鋁制卡環(huán)下表面呈弧面,與玻璃儀器艙球內(nèi)壁相適配;電池組分左右相對(duì)固設(shè)于O型圈的上表面,在兩電池組頂端電池盒蓋上水平設(shè)有電子電路板,電子電路板上方水平設(shè)有天線支架,支架上表面固裝有GPS天線,電子電路板下方水平設(shè)有一電機(jī)架,電機(jī)架上有直流電機(jī)、鋼絲纏繞輪,鋼絲纏繞輪位于電機(jī)架中心,直流電機(jī)的輸出軸與鋼絲的一端固接,鋼絲的另一端繞過鋼絲纏繞輪垂向下方,并穿過導(dǎo)線管中心通道,與配重銅板內(nèi)壁固接,將配重銅板、檢波器座和三分量高頻檢波器懸掛。
      2、 如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在 于所述配重銅板厚度^8mm,其上均勻分布有螺紋孔,以用螺釘調(diào)節(jié)三 分量高頻檢波器的重心。
      3、 如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在 于所述常平裝置,其工作過程為開啟直流電機(jī),經(jīng)纏繞鋼絲提起配重 銅板、檢波器座和三分量高頻檢波器,使檢波器座離開玻璃艙球底部,此 時(shí)三分量高頻檢波器與配重銅板、檢波器座可自由旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)角度《30 度,根據(jù)配重銅板、檢波器座和三分量高頻檢波器組合體的自重調(diào)整平衡,調(diào)整完,再利用直流電機(jī)釋放鋼絲把檢波器座放回玻璃艙球底部。
      4、如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在于所述三分量高頻檢波器還包括姿態(tài)傳感器,姿態(tài)傳感器采用固態(tài)mems器件,固接在配重銅板上,分別與直流電機(jī)控制電路、三分量高頻檢波器 電連接,能讀出三分量高頻檢波器任意時(shí)刻的姿態(tài),當(dāng)檢波器的傾斜角度 超過工作允許范圍時(shí),控制電路指令直流電機(jī)在整點(diǎn)時(shí)刻對(duì)檢波器進(jìn)行調(diào)整。
      5、 如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在于電子電路、釆集器系統(tǒng)、水聲通訊模塊固定在電池盒蓋的上方,使玻璃艙球內(nèi)部的電池組,檢波器組合體成為一個(gè)整體,在玻璃儀器艙球外進(jìn) 行組裝、調(diào)試,然后將測(cè)試完成的儀器放進(jìn)玻璃艙球內(nèi),通過玻璃艙球擠壓0型圈來固定內(nèi)部裝置;三分量高頻檢波器、水聲壓力傳感器,這兩種不同工作頻帶的儀器由 數(shù)字采集器,對(duì)儀器記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,使儀器能夠記錄人工震源信號(hào)。
      6、 如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在 于所述三分量高頻檢波器頻率為10-250Hz。
      7、 如權(quán)利要求1所述的天然氣水合物勘探用海底地震儀,其特征在于其海底流動(dòng)地震觀測(cè)方式海底地震儀接收人工震源信號(hào)進(jìn)行主動(dòng)觀測(cè),做二維觀測(cè),用高頻率 的檢波器,獲得的數(shù)據(jù)能夠反演海底較為精細(xì)的地質(zhì)結(jié)構(gòu),觀測(cè)的地質(zhì)結(jié) 構(gòu)深度淺。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種天然氣水合物勘探用海底地震儀,涉及地震技術(shù),用于海底地震觀測(cè)、天然氣水合物勘探和地質(zhì)調(diào)查。包括塑料儀器艙、脫鉤機(jī)構(gòu)和沉耦架,塑料儀器艙內(nèi)的玻璃艙球頂部裝有水聲壓力傳感器,內(nèi)部裝有高頻檢波器、水聲通訊模塊、無線信標(biāo)機(jī)、GPS、電子羅盤和組合電源。脫鉤機(jī)構(gòu)固定在塑料儀器艙球的上部與沉耦架通過耐腐蝕拉緊鋼絲連接,儀器回收時(shí),通過電腐蝕原理熔斷鋼絲后,塑料儀器艙自然上浮回收。沉耦架為海底地震儀工作時(shí)提供穩(wěn)定的基座。本發(fā)明集成了用于人工氣槍震源觀測(cè)的三分量高頻檢波器和水聲壓力傳感器,可實(shí)現(xiàn)多用途的海底地震探測(cè)。
      文檔編號(hào)G01V1/18GK101441274SQ20081024094
      公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
      發(fā)明者游慶瑜, 趙春蕾, 郝天珧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
      1