輕便小型可控震源組合裝置的制作方法

專利名稱：輕便小型可控震源組合裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地震、地質勘探技術領域，是輕便小型可控震源組合裝置。
背景技術：
利用可控震源人工激發地震波，是進行地質和地震勘探的重要研究方法，這種勘探方法我國在上個世紀70年代開始由國外引進，并應用于國內的地質和地震勘探中。與此同時在吸收和消化國外先進技術的同時，我國也開始依靠國內的技術力量和設備發展自主研制的可控震源。由于可控震源的特點是信號特性可以人為控制，設計相應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行地質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用，近些年來，輕便小型可控震源在我國地質勘探中的應用前景也越來越廣泛， 因此發展一種輕便小型可控震源裝置以適應實際工作環境、野外流動觀測的需求，在地質勘探領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備。

實用新型內容本實用新型的目的是公開一種輕便小型可控震源組合裝置，是通過對國內外產品技術的消化吸收設計制造而成，其改善了各項性能指標，可以滿足地質與地震勘探的研究需要，同時也可用于金屬礦勘探。為達到上述目的，本實用新型的技術解決方案是一種輕便小型可控震源組合裝置，包括至少兩個可控震源單體，一個耦合板，及伺服控制組；其至少兩個可控震源單體固接在耦合板上表面，為一獨立單元，其中，每一可控震源單體，包括激震箱體、傳動軸、伺服驅動器、三相伺服異步電機，激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經傳動軸與三相伺服異步電機連接，三相伺服異步電機內部配有專用編碼器，經編碼器線與伺服驅動器電連接；伺服控制組包括GPS模塊、信號發生器，GPS模塊與信號發生器電連接，信號發生器分別與各伺服驅動器電連接；GPS模塊、信號發生器為公用部件，確保多個可控震源單體同步運轉，實時控制其運轉精度，使單元運轉過程中不產生累積誤差；激震箱體、傳動軸、三相伺服異步電機的重量均小于30kg，采取分步組合安裝；多個獨立單元，組成可控震源組。所述的可控震源組合裝置，其所述激震箱體內有激振體，激振體為偏心輪結構，偏心輪由多個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量下，達到盡可能大的沖擊力，同時矩形塊累積安裝，方便調節偏心輪的重心和質量，從而改變運轉起來所產生的相對于底面的沖擊力的大小，具有方便靈活的特點。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，傳動軸兩端分別通過法蘭盤固接三相伺服異步電機輸出軸與激震箱體內激振體主軸，通過伺服控制組發送脈沖指令控制三項伺服異步電機帶動傳動軸驅動激震箱體內激振體的偏心輪，按照預先設定方式旋轉，產生離心力，對地面進行沖擊，產生人工地震波。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，根據需要加裝配重板，以使耦合板達到合理的重量要求。本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置是通過伺服驅動組控制并產生工作頻率。因此它的工作信號和基本特性可以人為控制，可以在設計震源掃描信號時避開干擾信號，提高自身信號的分辨率。本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置采用模塊式組裝，運輸方便，適用于地震勘探，金屬礦勘探等地形復雜，車輛不易到達的地方。這種安裝方式不但可以使得沖擊能量加倍，同時可以進行組合安裝，便于拆卸和運輸。本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置的電機與激震箱體間采用傳動軸連接的方式大大減少了電機與激震箱體震動時的互相干擾，提高了信號的分辨率。本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置的激振體在很小質量前提下，達到盡可能大的沖擊力，同時這種矩形塊累積的安裝方式可以有效調節偏心輪運轉起來所產生的相對于底面的沖擊力的大小，當增加矩形塊的同時，既調節了偏心距大小同時也可以增加偏心輪的質量，這樣離心力的大小可以方便的進行調節，具有方便靈活的特點。本實用新型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等地形崎嶇的復雜地帶，易于移動和運輸。

圖1為本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置的整體分解圖；圖2為本實用新型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為本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置的耦合板安裝示意圖；圖4為本實用新型組合裝置的可控震源單體的工作流程框圖。
具體實施方式
請參閱圖1、圖2和圖3所示，為本實用新型的輕便小型可控震源組合裝置的結構示意圖。其中，傳動軸1、三相伺服異步電機2、伺服驅動器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、軸承內環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18、防塵罩線19、機箱底板20、機箱上蓋21、信號發生器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。本實用新型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、信號發生器22、伺服驅動器 3、編碼器線4和三相伺服步進電機2組成的；激震箱體5的主要構成部分是矩形塊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模塊的信號發生器(我們選擇的是美國安捷倫公司生產的33250A 80MHZ的任意波形發生器)給出預想的脈沖序列發送給伺服控制器，伺服控制器控制一臺 1. 5KW的三相伺服異步電機帶動激震箱體內的偏心輪裝置按指定方向做線性掃頻運動，信號發生器每發送10000個脈沖，電機軸轉動一圈，運轉的同時三相伺服異步電機自帶的編碼器可以實時反饋給伺服驅動器當前電機運轉的情況，如有丟步現象出現時，伺服驅動器接到反饋發出報警。由于輕便小型可控震源組合裝置是通過伺服驅動組控制并產生工作頻率。因此它的工作信號和基本特性可以人為控制，可以在設計震源掃描信號時避開干擾信號，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、信號發生器22、伺服驅動器3、編碼器線4和三相伺服步進電機2組成的，它是小型可控震源單體的控制部分，把信號發生器內部預設的脈沖序列經過GPS模塊同步，分別發送給兩個伺服驅動器，每發送10000個脈沖，電機軸轉一圈，運轉過程中電機內部編碼器反饋給伺服驅動器電機當前運轉的情況，是否出現丟步等現象，配合伺服驅動器做出報警提示，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耦合板上組成的，那么需要給兩組小型可控震源發送同樣的脈沖序列，以偏心輪在重力作用下的位置作為轉動起點，按照相反方向同時旋轉，兩組小型可控震源產生對地面的沖擊力的合力，實現人工震源激發。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量調整偏心輪的重心和質量。系統運轉過程中偏心輪由電機軸帶動，做線性掃頻運動，產生離心力，反作用于地面，對地面進行沖擊，實現人工震源激發。三、傳動軸見圖2，傳動軸1是由軸管和萬向節組成的，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2與激震箱體5，這種三相伺服異步電機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2與激震箱體5震動時的互相干擾，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，重量和面積是決定激震箱體與地面耦合狀態好壞的重要因素。耦合板上焊接有固定螺栓，可以通過加裝配重板調節耦合板的重量。考慮到它的工作性質，即要適應野外流動觀測，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，耦合板與地面接觸，由偏心輪所產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。使用動態過程選擇好測試 點，連接信號發生器與伺服驅動器，把三相伺服異步電機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動器與三相伺服異步電機，組裝工作完成后，啟動GPS模塊，伺服驅動器上電，啟動信號發生器，帶動電機軸驅動偏心輪做線性掃頻運動。(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，同時輕便小型可控震源組合裝置又可作為獨立單元，多個獨立單元形成一個小型可控震源組。這種安裝方式不但可以使得沖擊能量加倍，同時可以進行組合安裝，便于拆卸和運輸。(2)輕便小型，易于運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成，各個模塊均可拆卸，安裝方式簡單，適合野外勘探用。其中各個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用化。(3)外接GPS模塊GPS時鐘控制運轉精度，防止產生累積誤差。(4)采用異步伺服電機控制具有連續工作的特點，且轉動慣量大，不易出現震蕩和丟步等優勢。(5)傳動軸三相伺服異步電機與激震箱體之間采用傳動軸連接，這種結構的使用大大減少了三相伺服異步電機與激震箱體震動時的互相干擾，提高了信號的分辨率。(6)偏心輪偏心輪是由多個矩形塊用螺栓串接固定的方式，可以通過加減矩形塊的數量調節偏心輪的重心和質量，從而改變運轉起來所產生的相對于底面的沖擊力的大小。(7)耦合板耦合板設計成重量可以調節，且方便安裝的結構。
權利要求1.一種輕便小型可控震源組合裝置，包括至少兩個可控震源單體，一個耦合板，及伺服控制組；其特征在于至少兩個可控震源單體固接在耦合板上表面，為一獨立單元，其中， 每一可控震源單體，包括激震箱體、傳動軸、伺服驅動器、三相伺服異步電機，激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經傳動軸與三相伺服異步電機連接，三相伺服異步電機內部配有專用編碼器，經編碼器線與伺服驅動器電連接；伺服控制組包括GPS模塊、信號發生器，GPS模塊與信號發生器電連接，信號發生器分別與各伺服驅動器電連接；GPS模塊、信號發生器為公用部件，確保多個可控震源單體同步運轉，實時控制其運轉精度，使單元運轉過程中不產生累積誤差；激震箱體、傳動軸、三相伺服異步電機的重量均小于30kg，采取分步組合安裝；多個獨立單元，組成可控震源組。
2.如權利要求1所述的可控震源組合裝置，其特征在于所述激震箱體內有激振體， 激振體為偏心輪結構，偏心輪由多個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量下，達到盡可能大的沖擊力，同時矩形塊累積安裝，方便調節偏心輪的重心和質量，從而改變運轉起來所產生的相對于底面的沖擊力的大小。
3.如權利要求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，傳動軸兩端分別通過法蘭盤固接三相伺服異步電機輸出軸與激震箱體內激振體主軸， 通過伺服控制組發送脈沖指令控制三項伺服異步電機帶動傳動軸驅動激震箱體內激振體的偏心輪。
4.如權利要求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。
專利摘要本實用新型公開了一種輕便小型可控震源組合裝置，涉及地質勘探技術，是至少兩個震源單體固裝在一個耦合板上，為一獨立單元，其中，至少二激震箱體固接于耦合板上表面，激震箱經傳動軸與伺服控制組連接，伺服控制組包括GPS模塊、信號發生器、伺服驅動器和三相伺服異步電機，各部件重量不超過30KG，采取分步組合安裝。多個獨立單元構成小型可控震源組。本實用新型裝置可對地層對地震信號的吸收作用進行補償，進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勘探需要的資料，也用于金屬礦勘探。本實用新型裝置采用模塊式組裝，運輸方便，適用地震勘探，金屬礦勘探等地形復雜，車輛達不到的地方，用于野外流動觀測。
文檔編號G01V1/153GK202093181SQ201120150278
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者劉光鼎, 游慶瑜, 趙春蕾 申請人:中國科學院地質與地球物理研究所