本發(fā)明涉及海洋地震觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置。

背景技術(shù)：

天然地震波的頻帶非常寬，根據(jù)地震觀測(cè)頻帶不同，將地震儀分為短周期地震儀、寬頻帶地震儀、甚寬頻帶地震儀等，對(duì)于海底地震觀測(cè)來(lái)說(shuō)也是需要不同頻帶的地震儀來(lái)觀測(cè)發(fā)生在海底的地震。

寬頻帶地震儀廣泛應(yīng)用于地殼運(yùn)動(dòng)、資源勘探開(kāi)發(fā)、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像以及海底動(dòng)力學(xué)過(guò)程監(jiān)測(cè)等研究領(lǐng)域，地震儀屬于高精度的儀器，對(duì)于方位比較敏感，尤其是垂直方向。當(dāng)?shù)卣饍x處于傾斜狀態(tài)且超出儀器所允許的極限范圍(通?！?°以?xún)?nèi))，會(huì)嚴(yán)重影響地震儀的正常工作，繼而影響地震儀記錄的數(shù)據(jù)質(zhì)量，因此為保證儀器正常工作，地震儀需要在運(yùn)行前進(jìn)行調(diào)平。在陸地上實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)非常簡(jiǎn)單，目前主要通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)安裝在地震儀底部的調(diào)節(jié)螺母以鎖緊地震儀，并結(jié)合水平儀來(lái)保證地震儀處于水平狀態(tài)。但對(duì)于工作在深海的海底地震儀來(lái)說(shuō)，調(diào)平鎖緊仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

因此，為能夠?qū)崿F(xiàn)地震儀自動(dòng)調(diào)平并鎖緊，亟待需要一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置，以解決海底地震儀難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平并鎖緊的問(wèn)題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置，包括：傳感器，其設(shè)置于地震儀頂部，用于檢測(cè)所述地震儀是否水平；調(diào)平機(jī)構(gòu)，其包括外平衡環(huán)、內(nèi)平衡環(huán)和夾緊環(huán)，地震儀固定于夾緊環(huán)內(nèi)，地震儀的重心低于夾緊環(huán)所在的水平面，夾緊環(huán)樞接于內(nèi)平衡環(huán)內(nèi)部，內(nèi)平衡環(huán)樞接于外平衡環(huán)內(nèi)部；兩組鎖緊機(jī)構(gòu)，其分別用于鎖緊夾緊環(huán)與內(nèi)平衡環(huán)的相對(duì)位置以及內(nèi)平衡環(huán)與外平衡環(huán)的相對(duì)位置；控制組件，其分別與傳感器和兩組鎖緊機(jī)構(gòu)電連接，用于接收傳感器的檢測(cè)結(jié)果，并向兩組鎖緊機(jī)構(gòu)發(fā)送操作指令。

作為優(yōu)選，兩組鎖緊機(jī)構(gòu)包括第一鎖緊機(jī)構(gòu)和第二鎖緊機(jī)構(gòu)，第一鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于外平衡環(huán)與內(nèi)平衡環(huán)之間，第二鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置于內(nèi)平衡環(huán)和夾緊環(huán)之間。

作為優(yōu)選，外平衡環(huán)通過(guò)外轉(zhuǎn)軸與內(nèi)平衡環(huán)樞接，當(dāng)?shù)谝绘i緊機(jī)構(gòu)解鎖時(shí)，內(nèi)平衡環(huán)能夠繞外轉(zhuǎn)軸相對(duì)外平衡環(huán)自由旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有深溝球軸承。

作為優(yōu)選，外平衡環(huán)通過(guò)安裝孔固定于保護(hù)地震儀的設(shè)備上。

作為優(yōu)選，夾緊環(huán)通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)軸與內(nèi)平衡環(huán)相連接，當(dāng)?shù)诙i緊機(jī)構(gòu)解鎖時(shí)，夾緊環(huán)能夠繞內(nèi)轉(zhuǎn)軸相對(duì)內(nèi)平衡環(huán)自由旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有深溝球軸承，內(nèi)轉(zhuǎn)軸與外轉(zhuǎn)軸相垂直。

作為優(yōu)選，外轉(zhuǎn)軸包括第一外轉(zhuǎn)軸和第二外轉(zhuǎn)軸，內(nèi)轉(zhuǎn)軸包括第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸。

作為優(yōu)選，第一鎖緊機(jī)構(gòu)和第二鎖緊機(jī)構(gòu)均設(shè)置有固定組件，固定組件包括：固定基座，其通過(guò)螺紋分別固定于第一外轉(zhuǎn)軸處和第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸處；電機(jī)支座，其通過(guò)螺紋固定于固定基座上。

作為優(yōu)選，第一鎖緊機(jī)構(gòu)和第二鎖緊機(jī)構(gòu)均設(shè)置有傳動(dòng)組件，傳動(dòng)組件包括：減速電機(jī)，減速電機(jī)固定于電機(jī)支座上，并與控制組件電連接；梯形絲桿，其通過(guò)彈性聯(lián)軸器與減速電機(jī)連接，梯形絲桿的摩擦角大于螺紋升角；絲桿螺母，其與梯形絲桿螺紋連接。

作為優(yōu)選，第一鎖緊機(jī)構(gòu)和第二鎖緊機(jī)構(gòu)均設(shè)置有制動(dòng)組件，制動(dòng)組件包括：剎車(chē)碟，其與絲桿螺母連接；彈性隔膜，其分別套接于第一外轉(zhuǎn)軸上和第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸上；剎車(chē)片，其通過(guò)螺紋與彈性隔膜固定，彈性隔膜嵌套于剎車(chē)片內(nèi)部；轉(zhuǎn)軸，剎車(chē)碟通過(guò)轉(zhuǎn)軸與固定基座連接。

作為優(yōu)選，地震儀通過(guò)走線與控制組件相連接，走線經(jīng)第二外轉(zhuǎn)軸和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸穿出。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過(guò)提供一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置，采用調(diào)平機(jī)構(gòu)和兩組鎖緊機(jī)構(gòu)，并利用重力原理，解決了海底地震儀難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平并鎖緊的問(wèn)題；采用震儀的重心低于夾緊環(huán)所在水平面的設(shè)置方式，保證了只要地震儀發(fā)生傾斜，就會(huì)由于重力所產(chǎn)生的復(fù)原力矩驅(qū)動(dòng)調(diào)平機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)平；通過(guò)在外平衡環(huán)與內(nèi)平衡環(huán)之間，以及內(nèi)平衡環(huán)與夾緊環(huán)之間設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)的方式，使得傳感器檢測(cè)到地震儀調(diào)平后，利用控制組件控制鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊該自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置；采用梯形絲桿的摩擦角大于螺紋升角方式，確保了鎖緊機(jī)構(gòu)具有自鎖功能，使得鎖緊機(jī)構(gòu)能夠牢牢鎖緊；采用走線穿過(guò)第二外轉(zhuǎn)軸和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸的方式，確保地震儀能夠360度自由旋轉(zhuǎn)而不受走線的束縛。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)將僅通過(guò)示例的方式，參考所附附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行描述，其中

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置中一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置中另一個(gè)視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中第一鎖緊機(jī)構(gòu)的局部放大圖；

圖4是圖1自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置的外轉(zhuǎn)軸中心剖面圖；

圖5是圖1自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置的內(nèi)轉(zhuǎn)軸中心剖面圖；

圖6是圖1自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置的控制流程圖。

圖中標(biāo)記如下：

1、地震儀；11、傳感器；

2、調(diào)平機(jī)構(gòu)；21、外平衡環(huán)；211、安裝孔；22、內(nèi)平衡環(huán)；23、夾緊環(huán)；

3、鎖緊機(jī)構(gòu)；31、第一鎖緊機(jī)構(gòu)；32、第二鎖緊機(jī)構(gòu)；311、固定基座；312、電機(jī)支座；313、減速電機(jī)；314、梯形絲桿；315、絲桿螺母；316、剎車(chē)碟；317、轉(zhuǎn)軸；318、彈性隔膜；319、剎車(chē)片；

41、第一外轉(zhuǎn)軸；42、第二外轉(zhuǎn)軸；

51、第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸；52、第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1至圖5所示，本實(shí)施方式提供一種地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置，包括傳感器11，其設(shè)置于地震儀1頂部，傳感器11為傾角傳感器，用于檢測(cè)地震儀1是否水平；調(diào)平機(jī)構(gòu)2，其包括外平衡環(huán)21、內(nèi)平衡環(huán)22和夾緊環(huán)23，地震儀1固定于夾緊環(huán)23內(nèi)，地震儀1的重心低于夾緊環(huán)23所在的水平面，夾緊環(huán)23樞接于內(nèi)平衡環(huán)22內(nèi)部，內(nèi)平衡環(huán)22樞接于外平衡環(huán)21內(nèi)部；兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3，其分別用于鎖緊夾緊環(huán)23與內(nèi)平衡環(huán)22的相對(duì)位置以及內(nèi)平衡環(huán)22與外平衡環(huán)21的相對(duì)位置；控制組件，其分別與傳感器11和兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3電連接，用于接收傳感器11的檢測(cè)結(jié)果，并向兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3發(fā)送操作指令。本發(fā)明通過(guò)采用調(diào)平機(jī)構(gòu)2和兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3，并利用重力原理，解決了海底地震儀難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平并鎖緊的問(wèn)題。

具體地，兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3包括第一鎖緊機(jī)構(gòu)31和第二鎖緊機(jī)構(gòu)32，第一鎖緊機(jī)構(gòu)31設(shè)置于外平衡環(huán)21與內(nèi)平衡環(huán)22之間，第二鎖緊機(jī)構(gòu)32設(shè)置于內(nèi)平衡環(huán)22和夾緊環(huán)23之間，以使兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3鎖緊夾緊環(huán)23與內(nèi)平衡環(huán)22的相對(duì)位置以及內(nèi)平衡環(huán)22與外平衡環(huán)21的相對(duì)位置。具體地，外平衡環(huán)21通過(guò)外轉(zhuǎn)軸與內(nèi)平衡環(huán)22樞接，當(dāng)?shù)谝绘i緊機(jī)構(gòu)31解鎖時(shí)，內(nèi)平衡環(huán)22能夠繞外轉(zhuǎn)軸相對(duì)外平衡環(huán)21自由旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有深溝球軸承，深溝球軸承具有摩擦阻力小和轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)，可以承受來(lái)自徑向或軸向負(fù)荷。具體地，外平衡環(huán)21通過(guò)安裝孔211固定于保護(hù)地震儀1的設(shè)備上，以提供整個(gè)地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置的防護(hù)與支撐。具體地，夾緊環(huán)23通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)軸與內(nèi)平衡環(huán)22樞接，當(dāng)?shù)诙i緊機(jī)構(gòu)32解鎖時(shí)，夾緊環(huán)23能夠繞內(nèi)轉(zhuǎn)軸相對(duì)內(nèi)平衡環(huán)22自由旋轉(zhuǎn)，內(nèi)轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有深溝球軸承，內(nèi)轉(zhuǎn)軸與外轉(zhuǎn)軸相垂直。內(nèi)轉(zhuǎn)軸于外轉(zhuǎn)軸優(yōu)選為相互垂直設(shè)置，交錯(cuò)設(shè)置也是完全可以的，在此，相互垂直設(shè)置的好處是地震儀1的調(diào)平效果最好。

具體地，外轉(zhuǎn)軸包括第一外轉(zhuǎn)軸41和第二外轉(zhuǎn)軸42，內(nèi)轉(zhuǎn)軸包括第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸51和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸52。第一鎖緊機(jī)構(gòu)31和第二鎖緊機(jī)構(gòu)32均設(shè)置有固定組件，固定組件包括：固定基座311，其通過(guò)螺紋分別固定于第一外轉(zhuǎn)軸41處和第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸51處；電機(jī)支座312，其通過(guò)螺紋固定于固定基座311上，固定組件通過(guò)固定基座和電機(jī)支座將兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3牢牢固定于外平衡環(huán)21和內(nèi)平衡環(huán)22上。具體地，第一鎖緊機(jī)構(gòu)31和第二鎖緊機(jī)構(gòu)32均設(shè)置有傳動(dòng)組件，傳動(dòng)組件包括：減速電機(jī)313，減速電機(jī)313固定于電機(jī)支座312上，并與控制組件電連接；梯形絲桿314，其通過(guò)彈性聯(lián)軸器與減速電機(jī)313連接，梯形絲桿314的摩擦角大于螺紋升角；絲桿螺母315，其與梯形絲杠314螺紋連接，兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3通過(guò)傳動(dòng)組件與控制組件相連接，并固定于固定組件上，將接收到控制組件的控制信號(hào)并發(fā)送制動(dòng)指令。具體地，第一鎖緊機(jī)構(gòu)31和第二鎖緊機(jī)構(gòu)32均設(shè)置有制動(dòng)組件，制動(dòng)組件包括：剎車(chē)碟316，其與絲桿螺母315連接；彈性隔膜318，其分別固定于第一外轉(zhuǎn)軸41上和第一內(nèi)轉(zhuǎn)軸51上；剎車(chē)片319，其通過(guò)螺紋與彈性隔膜318固定，彈性隔膜318嵌套于剎車(chē)片319內(nèi)部；轉(zhuǎn)軸317，剎車(chē)碟316通過(guò)轉(zhuǎn)軸317與固定基座311連接，制動(dòng)組件接收傳動(dòng)組件的制動(dòng)指令，并發(fā)出制動(dòng)動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3對(duì)整個(gè)裝置的鎖緊。具體地，地震儀1通過(guò)走線與控制組件相連接，走線經(jīng)第二外轉(zhuǎn)軸42和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸52穿出。

其中，兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3通過(guò)固定基座311分別固定于外平衡環(huán)21與內(nèi)平衡環(huán)22上；電機(jī)支座312起到支撐電機(jī)的作用；減速電機(jī)313優(yōu)選為直流微型減速電機(jī)，這樣能夠確保當(dāng)有堵轉(zhuǎn)電流時(shí)，減速電機(jī)能夠及時(shí)響應(yīng)指令，完成減速直至停止動(dòng)作，微型則適用于該地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置，符合本發(fā)明的具體設(shè)置方式；彈性聯(lián)軸器分別與梯形絲桿314和減速電機(jī)313相連接，其彈性作用以用于補(bǔ)償徑向、角向和軸向偏差，能夠零間隙地通過(guò)梯形絲桿314和減速電機(jī)313的連接傳遞扭矩；梯形絲桿314的摩擦角大于螺紋升角，優(yōu)選為采用30°梯形絲桿，這樣確保其具有自鎖功能，使得剎車(chē)碟316牢牢夾緊剎車(chē)片319；當(dāng)傾角傳感器11檢測(cè)到地震儀1水平后，控制組件控制減速電機(jī)313運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)梯形絲桿314轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲桿螺母315與剎車(chē)碟316向上運(yùn)動(dòng)，直至夾緊剎車(chē)片319，此時(shí)彈性隔膜318發(fā)生彈性變形，阻止剎車(chē)碟316向上運(yùn)動(dòng)；減速電機(jī)313發(fā)生堵轉(zhuǎn)，控制組件檢測(cè)到堵轉(zhuǎn)電流而控制電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；剎車(chē)碟316由前后兩塊剎車(chē)板組成，剎車(chē)片319設(shè)置為兩邊窄中間寬的形式，兩塊剎車(chē)板之間的距離能夠與剎車(chē)片319相適配，以滿(mǎn)足當(dāng)剎車(chē)碟316提升時(shí)，剎車(chē)片319被剎車(chē)碟316前后鎖住，進(jìn)而內(nèi)平衡環(huán)22與夾緊環(huán)23之間，外平衡環(huán)21與內(nèi)平衡環(huán)22之間不再發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而整個(gè)裝置被鎖緊。為保證地震儀1可360°旋轉(zhuǎn)，地震儀1的走線(數(shù)據(jù)傳輸、電源線)不會(huì)因?yàn)樾D(zhuǎn)而發(fā)生纏繞，以至限制地震儀1的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，地震儀1的走線均由第二外轉(zhuǎn)軸42和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸52的中心孔引出，即第二外轉(zhuǎn)軸42和第二內(nèi)轉(zhuǎn)軸52中心開(kāi)通孔來(lái)保證引線通過(guò)，如圖4至圖5所示。

具體地，本發(fā)明所應(yīng)用的工作原理及工作過(guò)程如下：

由于地震儀1的重心低于內(nèi)轉(zhuǎn)軸軸線所在的水平面，只要地震儀1發(fā)生傾斜，重力所產(chǎn)生的復(fù)原力矩將驅(qū)動(dòng)夾緊環(huán)23、內(nèi)平衡環(huán)22分別沿著各自軸線旋轉(zhuǎn)，地震儀1的復(fù)原力矩為：

mgrsin(θ)(1)

式(1)中mg為地震儀1的重力，r為地震儀1重心到內(nèi)平衡環(huán)中心線的距離，θ為垂線與重心到軸心連線的夾角。

當(dāng)?shù)卣饍x1的重心與平臺(tái)的中心重合時(shí)，復(fù)原力矩為零，地震儀1停止轉(zhuǎn)動(dòng)，恢復(fù)到水平位置，傾角傳感器11檢測(cè)到地震儀1水平，控制組件控制減速電機(jī)313運(yùn)轉(zhuǎn)，第一鎖緊機(jī)構(gòu)31與第二鎖緊機(jī)構(gòu)32同時(shí)鎖緊。

地震儀1調(diào)平后，受到外界微小的擾動(dòng)，依然會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣一來(lái)，地震儀1所記錄的地面微小的震動(dòng)的數(shù)據(jù)將不準(zhǔn)確，必須對(duì)調(diào)平后的地震儀1進(jìn)行鎖緊，使得地震儀1與外殼之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保持準(zhǔn)確的記錄地震動(dòng)的信息。

如圖6所示，本發(fā)明具體實(shí)施方式提供的地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置的控制流程圖。該地震儀自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置包括：傳感器11、調(diào)平機(jī)構(gòu)2、鎖緊機(jī)構(gòu)3和控制組件，控制組件包括微處理器和控制電路。控制組件及傾角傳感器11連接在地震儀上的一水平臺(tái)階面，地震儀1則通過(guò)夾緊環(huán)23與調(diào)平機(jī)構(gòu)2相連，兩組鎖緊機(jī)構(gòu)3分別安裝在調(diào)平機(jī)構(gòu)2的外轉(zhuǎn)軸和內(nèi)轉(zhuǎn)軸附近。

此外，該自動(dòng)調(diào)平鎖緊裝置不限于地震儀領(lǐng)域的應(yīng)用。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為了清楚說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。