一種地震sh波三維勘探震源裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地震SH波三維勘探震源裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、伺服控制器組、傳動(dòng)軸、激震箱體，所述電機(jī)自帶編碼器，編碼器由連接線與伺服控制器組電連接；電機(jī)的輸出軸軸心通過軸承連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上安裝有扇葉，扇葉與激震箱體的外盤連接；激震箱體以電機(jī)軸心為中心軸，設(shè)有上蓋和內(nèi)外盤，上蓋與外盤連接，內(nèi)外盤底部焊有釘齒；電機(jī)軸心穿過內(nèi)盤中心，軸心末端焊有底錐，內(nèi)盤底錐和釘齒將裝置固定于地面；電機(jī)通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)扇葉帶動(dòng)外盤繞內(nèi)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，外盤轉(zhuǎn)動(dòng)使其底部的釘齒和地面間產(chǎn)生切向的振動(dòng)，產(chǎn)生各個(gè)方向的SH波。本裝置結(jié)構(gòu)簡潔輕便運(yùn)輸方便，且功率可調(diào)，能提供足夠的地震勘探能量，滿足工程勘察、金屬礦勘探等各種地質(zhì)野外探測(cè)。
【專利說明】一種地震SH波三維勘探震源裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種地震SH波三維勘探震源裝置，屬于地震、地質(zhì)勘探【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 橫波與縱波相比，具有速度低、頻率低、波長短，且不受地下水影響的優(yōu)點(diǎn)。因此， 橫波地震勘探可以達(dá)到縱波地震勘探所無法達(dá)到的分辨率和精確度，能更好的探測(cè)第四紀(jì) 覆蓋層厚度及其下伏基巖小構(gòu)造。
[0003] 橫波有兩種類型，一種是SV波，是指質(zhì)點(diǎn)在包括射線在內(nèi)的鉛垂面內(nèi)振動(dòng)的橫 波，即質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波的傳播射線都在通過測(cè)線的鉛垂面內(nèi)，水平檢波器沿X方向布置；一 種為SH波，是質(zhì)點(diǎn)在水平面內(nèi)振動(dòng)的橫波，波在射線平面內(nèi)傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)在垂直于 射線平面的水平面內(nèi)振動(dòng)，水平檢波器沿Y方向布置。
[0004] 當(dāng)入射波為SH波時(shí)，只產(chǎn)生同類的反射和透射波，而不發(fā)生波形的轉(zhuǎn)換，也就是 所謂的自生波，主要是因?yàn)镾H波的振動(dòng)方向決定了它沒有法線分量，只有位移分量。SH波 經(jīng)過界面的時(shí)候不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波，在工程勘察中具有很大的優(yōu)勢(shì)。
[0005] 利用可控震源激發(fā)地震波，是進(jìn)行地震勘探的重要技術(shù)。因此發(fā)展一種可以控制 產(chǎn)生地震波的頻率、能量大小、波類型的震源，在地質(zhì)勘察領(lǐng)域起著越來越重要的作用，特 別是三維地震SH波的震源，對(duì)于開展SH波三維勘探起著決定性的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是在SH波勘探中，提供一種采用有針對(duì)的激發(fā)模式，能產(chǎn)生比較單 一的地震SH波，適用于工程地質(zhì)勘察，也可用于金屬礦勘探的且比較輕便的SH波震源裝 置，以滿足勘探的需求。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：提供一種地震SH波三維勘探震源 裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、伺服控制器組、傳動(dòng)軸、震源激震箱體，所述的步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部自帶編碼 器，編碼器通過連接線與伺服控制器組電連接；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心通過軸承連接傳動(dòng) 軸，傳動(dòng)軸隨軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸上安裝有扇葉，扇葉與震源激震箱體的外盤連接；所述的震 源激震箱體以步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心為中心軸，震源激震箱體由上蓋和內(nèi)、外盤組成，上蓋 與外盤連接，所述的內(nèi)、外盤底部均焊接有金屬釘齒；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心穿過內(nèi)盤的中 心，在內(nèi)盤底部的軸心末端焊接有金屬的底錐，內(nèi)盤底部的底錐和釘齒用于將裝置固定于 地面；步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)扇葉帶動(dòng)外盤、上蓋圍繞內(nèi)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，外盤轉(zhuǎn)動(dòng)使外盤底部的 釘齒與地面之間產(chǎn)生切向的振動(dòng)，產(chǎn)生各個(gè)方向的SH波。
[0008] 所述的伺服控制器組包括信號(hào)發(fā)生器和伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0009] 所述的激震箱體內(nèi)、外盤底部的金屬釘齒為對(duì)稱均勻焊接的金屬三棱椎體，內(nèi)盤 的釘齒比較外盤的密集，內(nèi)盤通過釘齒和底錐插入地面增大裝置和地面之間的摩擦力。
[0010] 所述的激震箱體、傳動(dòng)軸和伺服控制器組組合安裝的重量小于30KG。
[0011] 所述的傳動(dòng)軸上安裝的扇葉為對(duì)稱設(shè)置的，扇葉上設(shè)有增加重量的固定栓。
[0012] 本發(fā)明的地震SH波三維勘探震源裝置內(nèi)盤、外盤之間有一定的空隙，保證兩個(gè)盤 在旋轉(zhuǎn)過程中不發(fā)生摩擦。激震箱體、步進(jìn)電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)軸的重量小于30KG，總 重量可以在扇葉的固定栓上對(duì)稱增加，以適應(yīng)不同的重量和能量需求。
[0013] 本發(fā)明的裝置激震箱體的內(nèi)盤底部有較多的釘齒，能夠很好地抓緊地面，外盤有 一圈釘齒，相對(duì)內(nèi)盤的釘齒數(shù)量較少，在傳動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)下，扇葉帶動(dòng)外盤旋轉(zhuǎn)，外盤旋轉(zhuǎn)引 起底部的釘齒與地面相切，產(chǎn)生剪切力，激發(fā)出SH波。
[0014] 本發(fā)明的地震SH波三維勘探震源裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1、本發(fā)明是通過伺服控制器組控制并產(chǎn)生工作頻率，因此其工作信號(hào)和基本特性 可以人為控制，可以在設(shè)計(jì)震源掃描信號(hào)時(shí)避開干擾信號(hào)，提高自身信號(hào)的分辨率。
[0016] 2、本發(fā)明的裝置中激震箱體與步進(jìn)電機(jī)間采用傳動(dòng)軸連接的方式，大大減少了激 震箱體震動(dòng)時(shí)與步進(jìn)電機(jī)之間的互相干擾，提高了信號(hào)的分辨率。
[0017] 3、本發(fā)明的裝置為輕便小型可控震源組合裝置，激震箱體、傳動(dòng)軸和伺服控制器 組組合安裝的重量小于30KG。裝置采用模塊式組裝，運(yùn)輸方便，適用于地震勘探，金屬礦勘 探等地形復(fù)雜、車輛不易到達(dá)的地方，模塊式組裝方式便于拆卸和運(yùn)輸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的地震SH波三維勘探震源裝置的結(jié)構(gòu)正面剖視示意圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明圖1中去掉上蓋和電機(jī)上部的俯視示意圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明圖1的底視示意圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明地震SH波三維勘探震源裝置的工作流程圖。
[0022] 上述圖中：1_傳動(dòng)軸、2-軸心、3-上蓋、4-扇葉、5 -固定檢、6-步進(jìn)電機(jī)、7-編碼 器、8-伺服驅(qū)動(dòng)器、9-信號(hào)發(fā)生器、10-內(nèi)盤、11-外盤、12-底錐、13-釘齒。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0024] 實(shí)施例1 :本發(fā)明提供一種地震SH波三維勘探震源裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1、2、3所示。 裝置包括步進(jìn)電機(jī)6、伺服控制器組、傳動(dòng)軸1、震源激震箱體，所述的步進(jìn)電機(jī)6為內(nèi)部自 帶編碼器7的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，編碼器7通過連接線與伺服控制器組電連接。
[0025] 一、伺服控制器組
[0026] 參見圖1、4,所述的伺服控制器組包括信號(hào)發(fā)生器9和伺服驅(qū)動(dòng)器8,信號(hào)發(fā)生器 9選擇美國安捷倫公司生產(chǎn)的33250A80MHZ的任意波形發(fā)生器，通過伺服控制器控制一臺(tái) 0. 75KW的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。
[0027] 二、步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)軸
[0028] 步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸軸心2通過軸承連接傳動(dòng)軸1，傳動(dòng)軸隨軸心2轉(zhuǎn)動(dòng)，參見圖 1、 2，步進(jìn)電機(jī)和扇葉4之間用傳動(dòng)軸1連接，傳動(dòng)軸1上安裝的扇葉4為對(duì)稱設(shè)置的，扇葉 4上設(shè)有增加重量的固定栓5,可通過對(duì)稱增減固定栓5重量以適應(yīng)激發(fā)不同能量的需求。 扇葉4與震源激震箱體的外盤11連接；步進(jìn)電機(jī)6依靠反力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029] 三、震源激震箱體
[0030] 參見圖1、3,震源激震箱體以步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸軸心2為中心軸，震源激震箱體 包括上蓋3、內(nèi)盤10和外盤11，上蓋3與外盤11連接、扇葉4也與外盤11連接。
[0031] 本實(shí)施例中內(nèi)盤10底部對(duì)稱均勻地焊接有32個(gè)釘齒13,外盤11焊接的釘齒相對(duì) 內(nèi)盤的數(shù)量少，只有25個(gè)釘齒13,步進(jìn)電機(jī)6的輸出軸軸心2穿過內(nèi)盤10的中心，在內(nèi)盤 10底部的軸心2末端焊接有金屬的底錐12,內(nèi)盤底部的底錐12和釘齒13將裝置緊緊地固 定于地面；在傳動(dòng)軸1的驅(qū)動(dòng)下，扇葉4帶動(dòng)外盤11旋轉(zhuǎn)，外盤11旋轉(zhuǎn)引起外盤底部的釘 齒13與地面相切，產(chǎn)生剪切力，激發(fā)出沿外盤外緣所有切向方向的SH波。
[0032] 實(shí)施例2 :本發(fā)明提供一種地震SH波三維勘探震源裝置，其結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本 相同，不同的只是步進(jìn)電機(jī)6采用三相伺服異步電機(jī)，本發(fā)明的裝置工作流程，參見圖4。
[0033] ⑴伺服控制器組由信號(hào)發(fā)生器9和伺服驅(qū)動(dòng)器8組成的，伺服控制器組是可控震 源的控制部分，通過信號(hào)發(fā)生器9人為控制并產(chǎn)生工作頻率，把信號(hào)發(fā)生器內(nèi)部預(yù)設(shè)的脈 沖序列發(fā)送給伺服驅(qū)動(dòng)器8,每發(fā)送10000個(gè)脈沖，三相伺服異步電機(jī)的軸心2轉(zhuǎn)一度。由 于本發(fā)明為輕便小型的震源組合裝置，因此其工作信號(hào)和基本特性可以控制，可以在設(shè)計(jì) 震源掃描信號(hào)時(shí)避開干擾信號(hào)，達(dá)到提高自身信號(hào)的分辨率。
[0034] ⑵三相伺服異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸1驅(qū)動(dòng)扇葉4帶動(dòng)外盤11、上蓋3圍繞內(nèi)盤 10轉(zhuǎn)動(dòng)，外盤11轉(zhuǎn)動(dòng)使外盤底部的釘齒13與地面之間產(chǎn)生切向的振動(dòng)，激發(fā)出沿外盤外緣 所有切向方向的SH波。
[0035] 本發(fā)明沒有涉及的部分均可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種地震SH波三維勘探震源裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、伺服控制器組、傳動(dòng)軸、震源激震 箱體，其特征在于：所述的步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部自帶編碼器，編碼器通過連接線與伺服控制器組電 連接；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心通過軸承連接傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸隨軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸上安裝有扇 葉，扇葉與震源激震箱體的外盤連接；所述的震源激震箱體以步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心為中 心軸，震源激震箱體由上蓋和內(nèi)、外盤組成，上蓋與外盤連接，所述的內(nèi)、外盤底部均焊接有 金屬釘齒；步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸心穿過內(nèi)盤的中心，在內(nèi)盤底部的軸心末端焊接有金屬的 底錐，內(nèi)盤底部的底錐和釘齒用于將裝置固定于地面；步進(jìn)電機(jī)通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)扇葉帶動(dòng) 外盤、上蓋圍繞內(nèi)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，外盤轉(zhuǎn)動(dòng)使外盤底部的釘齒與地面之間產(chǎn)生切向的振動(dòng)，產(chǎn)生各 個(gè)方向的SH波。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震SH波三維勘探震源裝置，其特征在于：所述的伺服控制 器組包括信號(hào)發(fā)生器和伺服驅(qū)動(dòng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震SH波三維勘探震源裝置，其特征在于：所述的激震箱體 內(nèi)、外盤底部的金屬釘齒為對(duì)稱均勻焊接的金屬三棱椎體，內(nèi)盤的釘齒比較外盤的密集，內(nèi) 盤通過釘齒和底錐插入地面增大裝置和地面之間的摩擦力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的地震SH波三維勘探震源裝置，其特征在于：所述的激震箱 體、傳動(dòng)軸和伺服控制器組組合安裝的重量小于30KG。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的地震SH波三維勘探震源裝置，其特征在于：所述的傳動(dòng)軸 上安裝的扇葉為對(duì)稱設(shè)置的，扇葉上設(shè)有增加重量的固定栓。
【文檔編號(hào)】G01V1/143GK104062679SQ201410283669
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】李廣超, 朱培民, 郭玉松, 張毅, 毋光榮, 余凱 申請(qǐng)人:黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司, 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）