一種高時間精度震源錘的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高時間精度震源錘，其包括錘頭、錘柄、觸發舌片和振動信號接收器，所述錘頭具有可容納觸發舌片的錘腔，所述錘腔的封閉端頂壁上固定有第一電極片，所述觸發舌片的尾部固定有第二電極片，第二電極片與第一電極片之間存在縱向間隙，受到來自外部的敲擊時，第一電極片與第二電極片發生接觸，所產生電信號發送給采集儀。本發明的震源錘能夠保證地震勘探所獲得的記錄完整，并能準確確定震源激發時間，保證了時間精度，從而保證了勘探的精度，尤其有利于港口與橋梁混凝土強度檢測等對時間精度要求極高的地震方法的準確性。
【專利說明】一種高時間精度震源錘
所屬【技術領域】
[0001]本發明涉及一種應用于工程地震勘探領域(港口工程及橋梁混凝土強度檢測、場地無損檢測)的震源錘。
【背景技術】
[0002]在港口工程及橋梁混凝土強度檢測，場地無損檢測等工程地震勘探領域，通常要求達到的精度是分米級別甚至更精確。由于這種方法主要利用的參數之一是地震波在介質中的傳播時間，時間精度與檢測精度緊密相關。例如，標號C50混凝土，其地震波速為4000?4300米/秒，要求達到0.1米的檢測精度，則時間精度應控制在20微秒以內。
[0003]采集儀中的觸發電路為電路比較器，當輸入觸發信號滿足采集儀預設觸發條件時，儀器觸發電路發出開始信號，啟動數據采集電路，記錄地震數據。
[0004]目前在工程地震勘探領域使用的觸發方式主要有三種:1、信號觸發，2、短路觸發，
3、斷路觸發。信號觸發使用的是壓電晶體在受壓變形時產生的電信號。電信號產生后經過整形放大，輸入給采集儀的觸發電路，完成觸發信號的輸入。短路觸發方式有兩種，一是使用“錘擊開關”，當該開關遇到高頻振蕩時產生短路信號，二是使用兩條導線短路。上述兩類短路信號均可作為采集儀觸發電路的輸入。斷路觸發，在初始狀態為兩條導線連接在一起，電路為通路，當兩條導線斷開時，產生一個信號作為觸發電路的輸入。
[0005]地震勘探中，采集儀觸發部分存在的問題是“觸發滯后”和“觸發提前”，不能保證地震記錄的時間精度。
[0006]在現有的三種觸發方式中，“信號觸發”和使用“錘擊開關”完成的“短路觸發”存在“觸發滯后”的問題。采集儀的觸發電路要達到預設狀態才能開始工作。壓電晶體產生電信號和“錘擊開關”產生高頻振蕩信號均需要由零電平開始，逐漸上升至最大值，不斷振蕩。從電平零值到觸發所需電平值所耗費的時間，即波的四分之一周期與錘子敲擊的力度、方向等因素有關，是不確定值，無法修正，該時間的變換范圍通常在2?3毫秒，對于混凝土檢測，其誤差已達到8?15米，這是致命的。
[0007]使用兩條導線短路的“短路觸發”，存在“觸發提前”問題，在記錄長度足夠長的條件下，可以保證記錄的完整性，但觸發的確定時間無法保證，觸發時間的誤差可以達到10毫秒甚至更大。“斷路觸發”的方式適用于適用炸藥作為震源的情形，在橋梁混凝土強度檢測等方面不適用。
[0008]少數采集儀帶有“預觸發”功能，即記錄觸發信號輸入觸發電路前一段時間內的地震記錄。“預觸發”功能，解決了在“觸發滯后”問題引起的地震記錄“丟頭”現象，能夠保證輕微“觸發滯后”(滯后時間小于5毫秒)情況下的地震記錄的完整性。但是該功能在保證觸發時間精度方面無作為。大部分采集儀均沒有“預觸發功能”，不能保證地震記錄的完整性，不能保證時間精度。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于克服現有的觸發方式不能保證絕對零時觸發的問題造成時間精度不能達到檢測要求，無法保證檢測結果的準確性的問題，提供一種新的震源錘子，保證在錘子敲擊之前輸出觸發信號給采集儀，并提供錘子自身的震動信息，根據錘子震動情況確定敲擊的真實時間。
[0010]為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案:一種高時間精度震源錘，其特征在于:包括錘頭、錘柄、觸發舌片和振動信號接收器，
[0011]所述錘頭具有可容納觸發舌片的錘腔，所述錘腔一端開口一端封閉，觸發舌片經由所述開口從錘腔伸出錘頭之外，所述錘腔的封閉端頂壁上固定有第一電極片，
[0012]所述觸發舌片具有一棒狀主體，棒狀主體外套接有第一壓縮彈簧，棒狀主體一端為可從錘腔伸出錘頭之外的敲擊端，另一端為靠近錘腔封閉端的電路觸發端，所述電路觸發端固定有第二壓縮彈簧，第二壓縮彈簧的尾部固定有第二電極片，第二電極片與第一電極片之間存在縱向間隙，
[0013]所述第一電極片引出第一觸發引線，所述第二電極片引出第二觸發引線，第一觸發引線與第二觸發引線通過導線連接于采集儀，當所述敲擊端受到來自外部的敲擊時，所述觸發舌片向錘腔內回縮使第一電極片與第二電極片發生電接觸，所產生電信號發送給采集儀，記錄激振錘的振動信息，并保存或顯示在采集儀內。
[0014]為了裝配和使用的方便，所述錘頭由錘頭頂蓋、中錘體和錘頭底蓋連接而成，錘頭頂蓋、中錘體和錘頭底蓋具有彼此連通的內腔，套接有第一壓縮彈簧的棒狀主體容納于中錘體內腔中，中錘體內腔的頂部設有一限位端頭，棒狀主體在靠近觸發端的部位設置有一擴徑臺階，所述第一壓縮彈簧壓縮于所述擴徑臺階與限位端頭之間。
[0015]所述錘頭開設有容納第一及第二觸發引線走線的槽腔，所述錘柄具有中空的內腔以容納第一及第二觸發引線。
[0016]所述錘頭和中錘體之間及中錘體和錘頭底蓋之間通過螺紋連接方式固定。
[0017]所述錘頭中部開設有錘柄安裝孔，所述錘柄的其中一端螺接固定于所述錘頭柄安裝孔內，錘柄的另外一端安裝有一四芯航空接頭，所述四芯航空接頭一端與第一及第二觸發引線電連接，另一端通過纜線與采集儀的的觸發單元連接。
[0018]所述觸發舌片為絕緣尼龍材料所制，所述錘頭采用金屬材料所制。
[0019]本發明的震源錘，是用于混凝土無損檢測的擊發裝置，采用的是短路觸發方式，當敲擊震源錘時，觸發舌片首先與激發位置(如地面)接觸，觸發舌片絕緣尼龍棒向后縮，使觸發舌片尾端固定有壓縮彈簧的電極與錘頭頂部的電極接觸，從而使觸發引線I和觸發引線2發生電性接觸，產生觸發信號，發送給采集儀的觸發單元，采集儀開始記錄。當觸發舌片的行程走完時，錘頭接觸到激發位置(如地面)，產生震動。整個過程中，觸發信號接收器始終接收觸發錘的觸發信號，并伴隨采集儀的記錄而保存下來。通過分析觸發信號接收器的信號便可以準確判斷重錘敲擊的時間。也就是說，在重錘接觸到激發位置之前，即已開始了震動信號的記錄，觸發舌片的延遲功能可使接收信號的時間準確，能完整的把信號記錄下來，因此本發明能夠保證地震勘探所獲得的記錄完整，并能準確確定震源激發時間，保證了時間精度，從而保證了勘探的精度，尤其有利于港口與橋梁混凝土強度檢測等對時間精度要求極高的地震方法的準確性。此外，本發明震源錘中的觸發舌片采用絕緣尼龍材料所制，其套設有壓縮彈簧，而錘頭采用金屬材料所制，觸發舌片和錘頭在激發位置(如混凝土面)的敲擊時，可產生頻率適中的波形，實現了尺寸較大構件檢測的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0021]圖1是本發明裝配后的結構及線路接線示意圖。
[0022]圖2錘頭剖面的分解示意圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，為本發明的高時間精度震源錘，其包括錘頭1、錘柄2、觸發舌片3和觸發信號接收器4。
[0024]錘頭I由錘頭頂蓋11、中錘體13和錘頭底蓋12通過螺紋連接方式固定。錘頭頂蓋、中錘體和錘頭底蓋分別具有相連通的錘腔以容納觸發舌片3。錘頭頂蓋11具有頂蓋錘腔15供中錘體13旋入。中錘體具有居中的用于容納觸發舌片的主槽腔14和用于容納觸發引線的側槽腔16。中錘體還開設有設置于中部的錘柄安裝孔17。在錘頭頂蓋的頂壁固定有第一電極片61,從第一電極片引出第一觸發引線6。
[0025]錘柄2具有軸向的中空的內腔22以容納第一、第二觸發引線及震動信號接收器4。震動信號接收器4設置在靠近與錘頭連接的位置。錘柄2的其中一端21螺接固定于錘柄安裝孔17內，錘柄的另外一端安裝有四芯航空接頭5。
[0026]觸發舌片具有一棒狀主體，棒狀主體的外部套有第一壓縮彈簧34，棒狀主體一端為敲擊端31，另一端為固定有第二壓縮彈簧33的電路觸發端。第二壓縮彈簧尾部固定有第二電極片71，從第二電極片引出第二觸發引線7。棒狀主體在靠近敲擊端31的那一頭設置有一擴徑臺階32。錘腔在錘頭頂蓋與中錘體的連接部位具有上小下大的限位端頭18，第一壓縮彈簧34壓縮于所述擴徑臺階32與限徑端頭18之間。由于觸發舌片受第一壓縮彈簧34的壓力，敲擊端31經由錘腔的開口 18伸出于錘頭之外。觸發舌片由絕緣尼龍棒來提供。
[0027]第一觸發引線6與第二觸發引線7共同連接于觸發信號接收器4，并通過電線與四芯航空接頭5連接，四芯航接頭5還通過纜線與采集儀的觸發單元連接。在未受外力作用的情況下，第一電極片61與第二電極片71之間保持有縱向間隙。此時，第一觸發引線6與第二觸發引線7之間的電路處于斷路狀態。
[0028]用錘子錘擊被檢測物體的時候，首先與被檢測物體接觸的是絕緣的尼龍棒舌片(敲擊端31 )，尼龍棒往內回縮，尼龍棒第二壓縮彈簧33與錘頭的腔壁接觸，第一電極片與第二電極片接觸，因此，第一觸發引線6和第二觸發引線7短路，所產生的觸發信號發給采集儀，采集儀被觸發，開始采集信號，采集儀開始記錄。當觸發舌片的行程走完時，錘頭接觸到激發位置(如地面)，產生振動。在整個過程中，振動信號接收器始終接收觸發錘的振動信號，并伴隨采集儀的記錄而保存下來。通過分析振動信號接收器的信號便可以準確判斷重錘敲擊的時間。被檢測物體(混凝土)事先埋設有檢波器，檢波器事先在被測物體上按照一定的間距排例固定，當力錘在檢波器前方敲擊時，會產生一個震動信號，此信號在被測物體里面傳播，在傳播過程中會衰減變弱，所以離力錘敲擊點近的檢波器接收到的信號是最強的，越遠信號就越小，然后把每一個檢波器接收到的信號通過采集儀記錄下來，再輸入到電腦進行分析，進而判斷被測物體內的缺陷損傷等情況。
【權利要求】
1.一種高時間精度震源錘，其特征在于:包括錘頭、錘柄、觸發舌片和振動信號接收器， 所述錘頭具有可容納觸發舌片的錘腔，所述錘腔一端開口一端封閉，觸發舌片經由所述開口從錘腔伸出錘頭之外，所述錘腔的封閉端頂壁上固定有第一電極片， 所述觸發舌片具有一棒狀主體，棒狀主體外套接有第一壓縮彈簧，棒狀主體一端為可從錘腔伸出錘頭之外的敲擊端，另一端為靠近錘腔封閉端的電路觸發端，所述電路觸發端固定有第二壓縮彈簧，第二壓縮彈簧的尾部固定有第二電極片，第二電極片與第一電極片之間存在縱向間隙， 所述第一電極片引出第一觸發引線，所述第二電極片引出第二觸發引線，第一觸發引線與第二觸發引線通過導線連接于采集儀，當所述敲擊端受到來自外部的敲擊時，所述觸發舌片向錘腔內回縮使第一電極片與第二電極片發生接觸，所產生電信號發送給采集儀，由采集儀記錄震源錘的震動信息，并保存或顯示在采集儀內。
2.根據權利要求1所述的高時間精度震源錘，其特征在于:所述錘頭由錘頭頂蓋、中錘體和錘頭底蓋連接而成，錘頭頂蓋、中錘體和錘頭底蓋具有彼此連通的內腔，套接有第一壓縮彈簧的棒狀主體容納于中錘體內腔中，中錘體內腔的頂部設有一限位端頭，棒狀主體在靠近觸發端的部位設置有一擴徑臺階，所述第一壓縮彈簧壓縮于所述擴徑臺階與限位端頭之間。
3.根據權利要求1所述的高時間精度震源錘，其特征在于:所述錘頭開設有容納第一及第二觸發引線走線的槽腔，所述錘柄具有中空的內腔以容納第一及第二觸發引線。
4.根據權利要求2所述的高時間精度震源錘，其特征在于:所述錘頭和中錘體之間及中錘體和錘頭底蓋之間通過螺紋連接方式固定。
5.根據權利要求1所述的高時間精度震源錘，其特征在于:所述錘頭中部開設有錘柄安裝孔，所述錘柄的其中一端螺接固定于所述錘柄安裝孔內，錘柄的另外一端安裝有一四芯航空接頭，所述四芯航空接頭一端與第一及第二觸發引線電連接，另一端通過纜線與采集儀的的觸發單元連接。
6.根據權利要求1所述的高時間精度震源錘，其特征在于:所述觸發舌片為絕緣尼龍材料所制，所述錘頭采用不銹鋼所制。
【文檔編號】G01V1/143GK103675892SQ201310648410
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】蘇林王, 趙冉, 趙永貴, 應宗權, 林美鴻, 賈超, 劉培鴿 申請人:中交四航工程研究院有限公司, 廣州港灣工程質量檢測有限公司, 中交四航巖土工程有限公司, 廣州四航材料科技有限公司, 北京同度工程物探技術有限公司, 中國港灣工程有限責任公司