專利名稱：一種采用光掃描撿拾地震波的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及激光技術(shù)及數(shù)字技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種適用于地球物理勘探作為地震資料采集用的地震波拾取裝置，即通常稱作的檢波器。
背景技術(shù)：
目前，在地球物理勘探資料采集中所用的電磁感應(yīng)動(dòng)圈式檢波器、壓電檢波器、數(shù)字檢波器等各種檢波器都存在以下問題或以下部分問題帶寬窄、靈敏度低、非線性失真大、方向性差、抗電磁干擾差、動(dòng)態(tài)范圍小，在精細(xì)勘探中很難滿足高靈敏度、高精度的要求，限制了勘探質(zhì)量的提高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有檢波器存在的技術(shù)性能低的不足，提供一種大幅度全面提高性能的光掃描撿拾地震波的裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，以下簡稱光檢波器，由光檢波器芯及帶有尾椎的外封裝殼所構(gòu)成。光檢波器芯主要由光刻度條、光頭、質(zhì)量塊、拉釘、高彈力拉線、信號(hào)輸入接線柱、信號(hào)輸出接線柱、絕緣板、多芯電纜線、光檢波器芯封裝殼、光檢波器芯密封蓋所組成。在光檢波器芯中，高彈力拉線組中的各拉線的一端分別穿過拉釘組中的各拉釘?shù)目撞⒋蚪Y(jié)固定，拉釘組中的各拉釘?shù)牧硪欢朔謩e對(duì)應(yīng)焊接在光檢波器芯外殼和質(zhì)量塊兩個(gè)側(cè)面上，以便固定并繃直拉線，使質(zhì)量塊處于懸空狀態(tài)，在地震機(jī)械波作用下，光檢波器外殼受到地震波交變應(yīng)力作用產(chǎn)生相應(yīng)的彈性形變和相應(yīng)的機(jī)械振動(dòng)，由于高彈力材料做成的拉線極易拉伸和收縮的性能，極大地減弱了傳遞到質(zhì)量體那一端的振動(dòng)，加之重量很大的質(zhì)量塊的巨大慣性，使得質(zhì)量塊基本不受機(jī)械波振動(dòng)的干擾而處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)。光刻度條粘貼在質(zhì)量塊面向光頭的平面上，光頭對(duì)準(zhǔn)光刻度條中間部位固定在光檢波器芯封裝殼上。光檢波器芯密封蓋蓋在光檢波器封裝殼開口的那一面上對(duì)光檢波器芯進(jìn)行密封，密封蓋上面固定一塊絕緣板，絕緣板上安裝有輸入輸出接線端，光頭的輸入、輸出信號(hào)連接在相應(yīng)的接線端上，多芯電纜線一端連接在各相應(yīng)接線端上，多芯電纜線引出到光檢波器外面的那一端在使用時(shí)與相應(yīng)的外部設(shè)備信號(hào)輸入、輸出端相連。密封好的光檢波器芯裝在帶有尾椎的檢波器外封裝殼中，外殼密封蓋蓋在光檢波器外封裝殼上。下面敘述光檢波器的工作原理在光刻度條平面上從下到上依次刻有“0”、“ 1，，相間的一系列刻度，光頭發(fā)出的光照射到某個(gè)刻度上，就可讀出那一刻度的數(shù)據(jù)“0”或“1”。 前面已經(jīng)闡述了，在地震波到來時(shí)，刻度條“懸空”，基本不受地震波的影響而處于靜止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)用中，光檢波器尾椎插入泥土中，地震波到來時(shí)，引起光檢波器殼體產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力， 在這種應(yīng)力作用下，殼體產(chǎn)生與地震波一致的細(xì)微的位移變化，固定在殼體上的光頭也產(chǎn)生同樣的位移變化，照射到相對(duì)靜止的光刻度條上的精細(xì)光束掃描不同的刻度，就可讀出這種隨地震波而變化的位移軌跡，達(dá)到記錄(傳感)地下巖層反射的地震波的目的。我們知道，要描述一個(gè)機(jī)械波，就應(yīng)該知道這個(gè)波的振幅隨時(shí)間的變化軌跡、辨別波的正半周和負(fù)半周、正負(fù)半周的交界處即為“0”點(diǎn)。確定“0”點(diǎn)在地震信號(hào)采集儀器發(fā)出激勵(lì)信號(hào)(用來產(chǎn)生地震波，例如激發(fā)炸藥爆炸而引起的地震波)時(shí)，光檢波器的光頭開始讀數(shù)。地震波還沒到達(dá)前讀的數(shù)據(jù)無效，在光頭記錄到的數(shù)據(jù)發(fā)生了變化時(shí)(判斷數(shù)據(jù)變化的依據(jù)是讀數(shù)由“1”變?yōu)椤?”或由“0”變?yōu)椤?”)，這時(shí)就可作為地震波的“0”點(diǎn)。這里要說明一下，地震波頻率很低，一般在100多 Hz以下，而數(shù)據(jù)刻度間距十分微小，可達(dá)納米級(jí)，光頭讀數(shù)頻率極高，這樣一來，即使開始丟失一兩個(gè)數(shù)據(jù)也不會(huì)產(chǎn)生任何不良的影響。確定正負(fù)半周假定在“0”點(diǎn)處光線開始上行為正半周，下行為負(fù)半周。為了知道每次讀出的“ 1”是上行還是下行的，每個(gè)刻度不是等間距的，而是按同樣規(guī)律變化，寬窄不一樣的。假定從下到上依次由窄變寬，例如可用二進(jìn)制的規(guī)律進(jìn)行刻度，假設(shè)最下面一個(gè)亥Ij度的“0”和“1”各占一個(gè)單位的寬度，上面的一個(gè)刻度就各占兩個(gè)單位的寬度，再往上為四個(gè)單位的刻度，依此類推，直到刻出最上面的一個(gè)刻度。由于刻度的寬度不一樣，就可以比較出相鄰兩個(gè)刻度“1”和“0”所占據(jù)的時(shí)間，如果后一刻度讀出數(shù)據(jù)的時(shí)間長就是上行， 反之則為下行。只是由上行和下行還不足以判斷波的正負(fù)半周。道理很簡單，正半周到達(dá)峰值后就開始下行，但仍然為正半周；負(fù)半周到達(dá)峰值后就開始上行，但仍然為負(fù)半周，判斷正負(fù)半周的依據(jù)是過“0”點(diǎn)。假設(shè)在正半周的下行階段，到達(dá)了開始認(rèn)定的“0”點(diǎn)，過這 “0”點(diǎn)后繼續(xù)下行就是負(fù)半周，反之亦然。確定峰值點(diǎn)對(duì)于正半周來說，從“0”點(diǎn)開始，光線由下往上掃描，讀數(shù)刻度由窄變寬，數(shù)據(jù)讀取時(shí)間由短變長，當(dāng)讀到某個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，讀數(shù)時(shí)間開始由長變短，這個(gè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的刻度點(diǎn)就是峰值點(diǎn)，對(duì)于負(fù)半周來說，與此類似，不再贅述。確定振幅由于刻度間隔是事先已知的，只要把在某個(gè)方向(如正半周)從“0”點(diǎn)到峰值點(diǎn)讀到的“ 1”進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，就知道在那一方向位移的大小，從而準(zhǔn)確地描述出振幅來。本實(shí)用新型的有益效果是由于采用精細(xì)光束直接定向讀取機(jī)械振動(dòng)不同時(shí)間的位移量，因此，方向性好，可以定向讀取所需的地震波，使其他方向的干擾波受到極大抑制； 不受電磁干擾的影響；靈敏度高；非線性失真小；動(dòng)態(tài)范圍大；帶寬寬。由于上述這些優(yōu)點(diǎn)， 本光檢波器特別適用于現(xiàn)代高精度、高質(zhì)量的精細(xì)勘探。

圖1 是光檢波器外觀示意圖圖2 是光檢波器芯外觀示意圖圖3 是光檢波器芯結(jié)構(gòu)示意圖圖中1.光檢波器外封裝殼，2.外殼密封蓋，3.多芯電纜線，4.光檢波器芯封裝殼， 5.信號(hào)輸出接線柱組，6.信號(hào)輸入接線柱組，7.絕緣板，8.光檢波器芯密封蓋，9.光頭， 10.光刻度條，11.金屬外殼拉釘組，12.彈性拉線組，13.質(zhì)量塊，14.質(zhì)量塊拉釘組，15.信號(hào)輸入線組，16.信號(hào)輸出線組，17.光檢波器芯具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的實(shí)施例圖1、圖2、圖3所示的光檢波器，主要由光刻度條10、光頭9、質(zhì)量塊13、金屬外殼拉釘組11、質(zhì)量塊拉釘組14、高彈力彈性拉線組12、信號(hào)輸入接線柱組6、信號(hào)輸出接線柱組5、絕緣板7、光檢波器芯密封蓋8、信號(hào)輸入線組15、信號(hào)輸出線組16、光檢波器芯封裝殼 4、多芯電纜線3、外殼密封蓋2、光檢波器外封裝殼1所組成。其中，金屬外殼拉釘組11的各拉釘根據(jù)質(zhì)量塊的高度，焊接在光檢波器芯內(nèi)側(cè)壁與質(zhì)量塊兩側(cè)面相對(duì)的適當(dāng)位置，質(zhì)量塊拉釘組14的各拉釘分別焊接在質(zhì)量塊13兩側(cè)與金屬外殼各拉釘兩兩對(duì)應(yīng)的位置上。如圖三所示，高彈力彈性拉線組12的各拉線分別穿過相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量塊拉釘組14各拉釘孔和金屬外殼拉釘組11的各拉釘孔并打結(jié)固定，使質(zhì)量塊13處于懸空狀態(tài)。光刻度條10粘貼在質(zhì)量塊13面對(duì)光頭的一面。光頭固定在光檢波器芯封裝殼4內(nèi)壁上，朝向光刻度條10中部位置，絕緣板固定在光檢波器密封蓋8上，信號(hào)輸入接線柱組6、信號(hào)輸出接線柱組5固定在絕緣板7上。光頭信號(hào)輸入線組15各連線連接至信號(hào)輸入接線柱組6各相應(yīng)接線柱上，光頭信號(hào)輸出線組16各連線連接至信號(hào)輸出接線柱組5各相應(yīng)接線柱上。多芯電纜線3各芯線對(duì)應(yīng)連接至信號(hào)輸入接線柱組6、信號(hào)輸出接線柱組5各接線柱上。光檢波器芯密封蓋8蓋在光檢波器芯封裝殼4開口的那一面上。 至此，光檢波器芯17已做成。將光檢波器芯17裝入光檢波器外封裝殼1，蓋上外殼密封蓋 2并旋緊，一個(gè)完整的光檢波器已做成。在應(yīng)用時(shí)，將光檢波器的尾椎插進(jìn)測量點(diǎn)的泥土中， 多芯電纜線連接到外部設(shè)備相應(yīng)連接端待用。
權(quán)利要求1.一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，由光檢波器芯(17)、光檢波器外封裝殼(1)和外殼密封蓋(2)所組成，其特征在于所述的光檢波器芯(17)由質(zhì)量塊(13)、光刻度條 (10)、光頭(9)、金屬外殼拉釘組(11)、質(zhì)量塊拉釘組(14)、高彈力彈性拉線組(12)、信號(hào)輸入線組(15)、信號(hào)輸出線組(16)、絕緣板(7)、信號(hào)輸入接線柱(6)、信號(hào)輸出接線柱(5)、電纜線(3)、光檢波器芯封裝殼(4)、光檢波器芯密封蓋(8)所組成，光檢波器芯(17)裝在具有尾椎形的光檢波器外封裝殼(1)中，外殼密封蓋(2)蓋在光檢波器外封裝殼(1)有開口的一面上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，其特征在于所述的光刻度條(10)粘貼在質(zhì)量塊(13)面向光頭(9)的平面上，質(zhì)量塊拉釘組(14)中的各拉釘固定在粘貼有光刻度條的質(zhì)量塊的兩個(gè)側(cè)面上，金屬外殼拉釘組(11)中的各拉釘固定在光檢波器芯封裝殼(4)與質(zhì)量塊拉釘組(14)中的拉釘相對(duì)應(yīng)的位置，高彈力彈性拉線組(12) 的各拉線的一端分別穿過質(zhì)量塊拉釘組(14)中的拉釘?shù)目撞⒋蚪Y(jié)固定，另一端分別穿過相對(duì)應(yīng)的金屬外殼拉釘組(11)中的各拉釘?shù)目撞⒋蚪Y(jié)固定，使粘貼有光刻度條(10)的質(zhì)量塊(13)處于懸空狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，其特征在于所述的光刻度條(10)的數(shù)據(jù)采用“0”和“1”相間的方式進(jìn)行刻度，從下到上數(shù)據(jù)“0”和“1”的刻度寬度由小到大或由大到小的方式刻度，以區(qū)分位移變化量的變化方向。
4.如權(quán)利要求1所述的一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，其特征在于所述的質(zhì)量塊(13)選擇質(zhì)量大的材料制作，重量大，具有很大的慣性，拉線選用高彈力材料制作，具有很大的伸縮性能，這兩者的共同作用起到了極好的減震作用，使粘貼有光刻度條(10)的質(zhì)量塊(13)不受地震波的影響而處于“懸空”的靜止?fàn)顟B(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，其特征在于所述的光頭 (9)固定在光檢波器芯(17)的光檢波器芯封裝殼(4)的內(nèi)壁上，面向光刻度條(10)的中間部位。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用光掃描撿拾地震波的裝置，主要由檢波器外封裝殼、電纜線、檢波器芯封裝殼、信號(hào)輸入線接線柱、信號(hào)輸出線接線柱、絕緣板、檢波器芯密封蓋、光頭、光刻度條、質(zhì)量塊、金屬外殼拉釘、質(zhì)量塊拉釘、彈性拉線、外封裝殼密封蓋等所組成。由于采用光掃描方式可以定向讀取地震機(jī)械波引起的彈性物體在應(yīng)力作用下的位移軌跡，有效消除了來自其他方向的雜波干擾；避免了常用的電磁感應(yīng)等方式中彈性材料自身固有頻率造成的非線性失真和頻帶限制，動(dòng)態(tài)范圍大；由于光束的精度極高，這種裝置的分辨率、靈敏度也很高。本裝置適用于地球物理勘探尤其是精細(xì)勘探中對(duì)地震波巖層反射信息的拾取和采集。
文檔編號(hào)G01V1/18GK202230208SQ20112036140
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者程雄 申請(qǐng)人:程雄