專利名稱：輕便小型可控震源組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地震、地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，是輕便小型可控震源組合裝置。
背景技術(shù)：
利用可控震源人工激發(fā)地震波，是進(jìn)行地質(zhì)和地震勘探的重要研究方法，這種勘探方法我國在上個(gè)世紀(jì)70年代開始由國外引進(jìn)，并應(yīng)用于國內(nèi)的地質(zhì)和地震勘探中。與此同時(shí)在吸收和消化國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，我國也開始依靠國內(nèi)的技術(shù)力量和設(shè)備發(fā)展自主研制的可控震源。由于可控震源的特點(diǎn)是信號特性可以人為控制，設(shè)計(jì)相應(yīng)的掃描信號避開干擾信號，從而提高信號的分辨率，這是其他人工震源和爆炸震源難以做到的，因此利用可控震源進(jìn)行地質(zhì)和地震勘探可以滿足勘探所需要的資料。目前隨著大噸位可控震源在國外勘探中的推廣和應(yīng)用，近些年來，輕便小型可控震源在我國地質(zhì)勘探中的應(yīng)用前景也越來越廣泛， 因此發(fā)展一種輕便小型可控震源裝置以適應(yīng)實(shí)際工作環(huán)境、野外流動觀測的需求，在地質(zhì)勘探領(lǐng)域起著越來越重要的作用，輕便小型可控震源裝置也將成為重要的地震勘探以及金屬礦勘探的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種輕便小型可控震源組合裝置，是通過對國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)的消化吸收設(shè)計(jì)制造而成，其改善了各項(xiàng)性能指標(biāo)，可以滿足地質(zhì)與地震勘探的研究需要， 同時(shí)也可用于金屬礦勘探。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種輕便小型可控震源組合裝置，包括至少兩個(gè)可控震源單體，一個(gè)耦合板，及伺服控制組；其至少兩個(gè)可控震源單體固接在耦合板上表面，為一獨(dú)立單元，其中，每一可控震源單體，包括激震箱體、傳動軸、伺服驅(qū)動器、三相伺服異步電機(jī)，激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經(jīng)傳動軸與三相伺服異步電機(jī)連接，三相伺服異步電機(jī)內(nèi)部配有專用編碼器，經(jīng)編碼器線與伺服驅(qū)動器電連接；伺服控制組包括GPS模塊、信號發(fā)生器，GPS模塊與信號發(fā)生器電連接，信號發(fā)生器分別與各伺服驅(qū)動器電連接；GPS模塊、信號發(fā)生器為公用部件，確保多個(gè)可控震源單體同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)控制其運(yùn)轉(zhuǎn)精度，使單元運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生累積誤差；激震箱體、傳動軸、三相伺服異步電機(jī)的重量均小于30KG，采取分步組合安裝；多個(gè)獨(dú)立單元，組成可控震源組。所述的可控震源組合裝置，其所述激震箱體內(nèi)有激振體，激振體為偏心輪結(jié)構(gòu)，偏心輪由多個(gè)矩形塊用螺栓串接固定在主軸中心位置，以使激振體在很小質(zhì)量下，達(dá)到盡可能大的沖擊力，同時(shí)矩形塊累積安裝，方便調(diào)節(jié)偏心輪的重心和質(zhì)量，從而改變運(yùn)轉(zhuǎn)起來所產(chǎn)生的相對于底面的沖擊力的大小，具有方便靈活的特點(diǎn)。所述的可控震源組合裝置，其所述傳動軸包括軸管和萬向節(jié)，傳動軸兩端分別通過法蘭盤固接三相伺服異步電機(jī)輸出軸與激震箱體內(nèi)激振體主軸，通過伺服控制組發(fā)送脈沖指令控制三項(xiàng)伺服異步電機(jī)帶動傳動軸驅(qū)動激震箱體內(nèi)激振體的偏心輪，按照預(yù)先設(shè)定方式旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，對地面進(jìn)行沖擊，產(chǎn)生人工地震波。所述的可控震源組合裝置，其所述耦合板，板上均勻固接多個(gè)固定栓，固定栓為螺紋柱，有兩種激震箱體固定栓、配重板固定栓，激震箱體固定栓與激震箱體底面相適配，位于耦合板中部，配重板固定栓位于耦合板邊緣，根據(jù)需要加裝配重板，以使耦合板達(dá)到合理的重量要求。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置是通過伺服驅(qū)動組控制并產(chǎn)生工作頻率。因此它的工作信號和基本特性可以人為控制，可以在設(shè)計(jì)震源掃描信號時(shí)避開干擾信號，提高自身信號的分辨率。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合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。這種安裝方式不但可以使得沖擊能量加倍，同時(shí)可以進(jìn)行組合安裝，便于拆卸和運(yùn)輸。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的電機(jī)與激震箱體間采用傳動軸連接的方式大大減少了電機(jī)與激震箱體震動時(shí)的互相干擾，提高了信號的分辨率。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的激振體在很小質(zhì)量前提下，達(dá)到盡可能大的沖擊力，同時(shí)這種矩形塊累積的安裝方式可以有效調(diào)節(jié)偏心輪運(yùn)轉(zhuǎn)起來所產(chǎn)生的相對于底面的沖擊力的大小，當(dāng)增加矩形塊的同時(shí)，既調(diào)節(jié)了偏心距大小同時(shí)也可以增加偏心輪的質(zhì)量，這樣離心力的大小可以方便的進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有方便靈活的特點(diǎn)。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置，較之大噸位的可控震源車或噸級的大型震源裝置更適用于山區(qū)等地形崎嶇的復(fù)雜地帶，易于移動和運(yùn)輸。


圖1為本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的整體分解圖；圖2為本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的小型可控震源單體的剖視圖；圖3為本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的耦合板安裝示意圖；圖4為本發(fā)明組合裝置的可控震源單體的工作流程框圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖1、圖2和圖3所示，為本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，傳動軸1、三相伺服異步電機(jī)2、伺服驅(qū)動器3、編碼器線4、激震箱體5、主軸6、前軸承盤7、矩形塊8、后軸承盤9、耦合板10、軸承內(nèi)環(huán)11、法蘭盤12、前立板13、軸承14、螺栓15、油封擋圈16、長螺栓17、主軸鎖緊環(huán)18、防塵罩線19、機(jī)箱底板20、機(jī)箱上蓋21、信號發(fā)生器22、GPS模塊23、M8螺母對、配重板25、激震箱體固定栓沈、配重板固定栓27。本發(fā)明的輕便小型可控震源組合裝置主要由伺服控制組、傳動軸1、激震箱體和耦合板10四部分組成，其中伺服控制組是由GPS模塊23、信號發(fā)生器22、伺服驅(qū)動器3、編碼器線4和三相伺服步進(jìn)電機(jī)2組成的；激震箱體5的主要構(gòu)成部分是矩形塊8組成的偏心輪、主軸6、前軸承盤7和后軸承盤9等相關(guān)部件。一種輕便小型可控震源組合裝置，采用兩組小型可控震源單體通過螺栓固定，安裝在同一塊耦合板上組成的輕便小型可控震源組合裝置。小型可控震源單體的工作流程 (見圖4)由外接GPS模塊的信號發(fā)生器(我們選擇的是美國安捷倫公司生產(chǎn)的33250A 80MHZ的任意波形發(fā)生器)給出預(yù)想的脈沖序列發(fā)送給伺服控制器，伺服控制器控制一臺 1. 5KW的三相伺服異步電機(jī)帶動激震箱體內(nèi)的偏心輪裝置按指定方向做線性掃頻運(yùn)動，信號發(fā)生器每發(fā)送10000個(gè)脈沖，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動一圈，運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)三相伺服異步電機(jī)自帶的編碼器可以實(shí)時(shí)反饋給伺服驅(qū)動器當(dāng)前電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，如有丟步現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，伺服驅(qū)動器接到反饋發(fā)出報(bào)警。由于輕便小型可控震源組合裝置是通過伺服驅(qū)動組控制并產(chǎn)生工作頻率。因此它的工作信號和基本特性可以人為控制，可以在設(shè)計(jì)震源掃描信號時(shí)避開干擾信號，提高自身信號的分辨率。一、伺服控制器組伺服控制器組是由GPS模塊23、信號發(fā)生器22、伺服驅(qū)動器3、編碼器線4和三相伺服步進(jìn)電機(jī)2組成的，它是小型可控震源單體的控制部分，把信號發(fā)生器內(nèi)部預(yù)設(shè)的脈沖序列經(jīng)過GPS模塊同步，分別發(fā)送給兩個(gè)伺服驅(qū)動器，每發(fā)送10000個(gè)脈沖，電機(jī)軸轉(zhuǎn)一圈，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中電機(jī)內(nèi)部編碼器反饋給伺服驅(qū)動器電機(jī)當(dāng)前運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，是否出現(xiàn)丟步等現(xiàn)象，配合伺服驅(qū)動器做出報(bào)警提示，完成互相校正檢測的功能。由于輕便小型可控震源組合裝置是由兩組小型可控震源震源單體安裝在同一個(gè)耦合板上組成的，那么需要給兩組小型可控震源發(fā)送同樣的脈沖序列，以偏心輪在重力作用下的位置作為轉(zhuǎn)動起點(diǎn)，按照相反方向同時(shí)旋轉(zhuǎn)，兩組小型可控震源產(chǎn)生對地面的沖擊力的合力，實(shí)現(xiàn)人工震源激發(fā)。二、激震箱體見圖2，激震箱體主要由主軸6支撐在前后軸承板上，前后軸承板中間裝有圓錐滾子軸承，圓錐滾子軸承可以承受大的徑向載荷和軸向載荷。有三個(gè)矩形塊8通過長螺栓17 貫穿，安裝在主軸6中間的缺口處，通過減少矩形塊的數(shù)量調(diào)整偏心輪的重心和質(zhì)量。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中偏心輪由電機(jī)軸帶動，做線性掃頻運(yùn)動，產(chǎn)生離心力，反作用于地面，對地面進(jìn)行沖擊，實(shí)現(xiàn)人工震源激發(fā)。三、傳動軸見圖2，傳動軸1是由軸管和萬向節(jié)組成的，傳動軸1兩端通過法蘭盤12用螺釘連接三相伺服異步電機(jī)2與激震箱體5，這種三相伺服異步電機(jī)2與激震箱體5間采用傳動軸連接的方式大大減少了三相伺服異步電機(jī)2與激震箱體5震動時(shí)的互相干擾，提高了信號的分辨率。四、耦合板輕便小型可控震源組合裝置，采用兩組小型可控震源震源單體安裝在同一個(gè)耦合板上組成的輕便小型可控震源組合裝置。耦合板10與兩組小型可控震源單體的箱體底板 20通過螺栓相連接。見圖3，耦合板的材質(zhì)，重量和面積是決定激震箱體與地面耦合狀態(tài)好壞的重要因素。耦合板上焊接有固定螺栓，可以通過加裝配重板調(diào)節(jié)耦合板的重量?？紤]到它的工作性質(zhì)，即要適應(yīng)野外流動觀測，我們選擇不銹鋼板作為加工原料，可以滿足其作為工作基座的剛度和硬度，以抵抗震動過程中引起的形變。在可控震源工作時(shí)，耦合板與地面接觸，由偏心輪所產(chǎn)生反作用力帶動耦合板以及耦合板以下的部分地面泥土振動，其間耦合板不能脫離地面。使用動態(tài)過程選擇好測試地點(diǎn)，連接信號發(fā)生器與伺服驅(qū)動器，把三相伺服異步電機(jī)與激震箱體用螺栓與傳動軸相連接，組裝好兩臺小型可控震源單體，再將兩臺小型可控震源單體用螺栓固定在耦合板上，用編碼器線連接伺服驅(qū)動器與三相伺服異步電機(jī)，組裝工作完成后， 啟動GPS模塊，伺服驅(qū)動器上電，啟動信號發(fā)生器，帶動電機(jī)軸驅(qū)動偏心輪做線性掃頻運(yùn)動。(1)組合式安裝方式該輕便小型可控震源組合裝置，采用兩臺小型可控震源單體通過螺栓固接在同一塊耦合板上組成的輕便小型可控震源組合裝置，同時(shí)輕便小型可控震源組合裝置又可作為獨(dú)立單元，多個(gè)獨(dú)立單元形成一個(gè)小型可控震源組。這種安裝方式不但可以使得沖擊能量加倍，同時(shí)可以進(jìn)行組合安裝，便于拆卸和運(yùn)輸。(2)輕便小型，易于運(yùn)輸該輕便小型可控震源組合裝置主要由伺服控制組、傳動軸、激震箱體和耦合板構(gòu)成，各個(gè)模塊均可拆卸，安裝方式簡單，適合野外勘探用。其中各個(gè)部分的重量均不超過 30KG，并采取分步組合安裝的方式。較之以往的大噸位可控震源，這種小型可控震源使得野外施工更輕便化和實(shí)用化。(3)外接GPS模塊GPS時(shí)鐘控制運(yùn)轉(zhuǎn)精度，防止產(chǎn)生累積誤差。(4)采用異步伺服電機(jī)控制具有連續(xù)工作的特點(diǎn)，且轉(zhuǎn)動慣量大，不易出現(xiàn)震蕩和丟步等優(yōu)勢。(5)傳動軸三相伺服異步電機(jī)與激震箱體之間采用傳動軸連接，這種結(jié)構(gòu)的使用大大減少了三相伺服異步電機(jī)與激震箱體震動時(shí)的互相干擾，提高了信號的分辨率。(6)偏心輪偏心輪是由多個(gè)矩形塊用螺栓串接固定的方式，可以通過加減矩形塊的數(shù)量調(diào)節(jié)偏心輪的重心和質(zhì)量，從而改變運(yùn)轉(zhuǎn)起來所產(chǎn)生的相對于底面的沖擊力的大小。(7)耦合板耦合板設(shè)計(jì)成重量可以調(diào)節(jié)，且方便安裝的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種輕便小型可控震源組合裝置，包括至少兩個(gè)可控震源單體，一個(gè)耦合板，及伺服控制組；其特征在于至少兩個(gè)可控震源單體固接在耦合板上表面，為一獨(dú)立單元，其中， 每一可控震源單體，包括激震箱體、傳動軸、伺服驅(qū)動器、三相伺服異步電機(jī)，激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經(jīng)傳動軸與三相伺服異步電機(jī)連接，三相伺服異步電機(jī)內(nèi)部配有專用編碼器，經(jīng)編碼器線與伺服驅(qū)動器電連接；伺服控制組包括GPS模塊、信號發(fā)生器，GPS模塊與信號發(fā)生器電連接，信號發(fā)生器分別與各伺服驅(qū)動器電連接；GPS模塊、信號發(fā)生器為公用部件，確保多個(gè)可控震源單體同步運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)控制其運(yùn)轉(zhuǎn)精度，使單元運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生累積誤差；激震箱體、傳動軸、三相伺服異步電機(jī)的重量均小于30KG，采取分步組合安裝；多個(gè)獨(dú)立單元，組成可控震源組。
2.如權(quán)利要求1所述的可控震源組合裝置，其特征在于所述激震箱體內(nèi)有激振體， 激振體為偏心輪結(jié)構(gòu)，偏心輪由多個(gè)矩形塊用螺栓串接固定在主軸中心位置，以使激振體在很小質(zhì)量下，達(dá)到盡可能大的沖擊力，同時(shí)矩形塊累積安裝，方便調(diào)節(jié)偏心輪的重心和質(zhì)量，從而改變運(yùn)轉(zhuǎn)起來所產(chǎn)生的相對于底面的沖擊力的大小，具有方便靈活的特點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的可控震源組合裝置，其特征在于所述傳動軸包括軸管和萬向節(jié)，傳動軸兩端分別通過法蘭盤固接三相伺服異步電機(jī)輸出軸與激震箱體內(nèi)激振體主軸， 通過伺服控制組發(fā)送脈沖指令控制三項(xiàng)伺服異步電機(jī)帶動傳動軸驅(qū)動激震箱體內(nèi)激振體的偏心輪，按照預(yù)先設(shè)定方式旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，對地面進(jìn)行沖擊，產(chǎn)生人工地震波。
4.如權(quán)利要求1所述的可控震源組合裝置，其特征在于所述耦合板，板上均勻固接多個(gè)固定栓，固定栓為螺紋柱，有兩種激震箱體固定栓、配重板固定栓，激震箱體固定栓與激震箱體底面相適配，位于耦合板中部，配重板固定栓位于耦合板邊緣，根據(jù)需要加裝配重板，以使耦合板達(dá)到合理的重量要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕便小型可控震源組合裝置，涉及地質(zhì)勘探技術(shù)，是至少兩個(gè)震源單體固裝在一個(gè)耦合板上，為一獨(dú)立單元，其中，至少二激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經(jīng)傳動軸與伺服控制組連接，伺服控制組包括GPS模塊、信號發(fā)生器、伺服驅(qū)動器和三相伺服異步電機(jī)，各部件重量不超過30KG，采取分步組合安裝。多個(gè)獨(dú)立單元構(gòu)成小型可控震源組。本發(fā)明裝置可對地層對地震信號的吸收作用進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)行地震勘探能得到反射能量足夠，信噪比和信號分辨率滿足地質(zhì)勘探需要的資料，也用于金屬礦勘探。本發(fā)明裝置采用模塊式組裝，運(yùn)輸方便，適用地震勘探，金屬礦勘探等地形復(fù)雜，車輛達(dá)不到的地方，用于野外流動觀測。
文檔編號G01V1/02GK102288988SQ20111012228
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者劉光鼎, 游慶瑜, 趙春蕾 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所