一種井下三分向加速度計的保護和定位裝置及其安裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種地震觀測儀器的保護和定位裝置及其安裝方法，尤其涉及一種用于井下地震觀測的三分向加速度計的保護和定位裝置及其安裝方法。
【背景技術】
[0002]眾所周知，地震的破壞力是巨大，而且由于地震的難以預測性，地震給人們的生命財產安全帶來了巨大隱患。我國處在環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，是世界上地震災害最嚴重的國家之一。根據國家地震局公布的測量結果，我國在20世紀共發生5級以上破壞性地震3000多次，平均每年達到30余次。
[0003]為了監測大城市地震活動性和減輕地震給人類帶來的災害，如京津地區、上海、廣州等超大城市需要采用防震減災預警措施來減輕地震給人類帶來巨大的災害，而建立地震預警臺網是當前減少人員傷亡可行方法之一。為了避免對城市環境的干擾，架設地震觀測臺網采用在地下20米的深井中建立三分向加速度計地震預警觀測臺的方法。
[0004]當前國際上采用井下強震觀測三分向加速度計井下安裝定位裝置，采用的是三分向加速度計和井下方位確定的陀螺儀是一體結構的，但是只能確定方位不能調整方向，而且陀螺儀價格昂貴，或者三分向加速度計只是在安裝過程中借助陀螺儀來確定方位，例如中國實用新型專利CN204479605 U公開了一種井下加速度計方位自動調整定位裝置，該井下加速度計方位自動調整定位裝置存在以下問題:1、裝置不穩定，安裝時方向易改變；2、裝置方向不可連續調整，且每次調整費時費力；3、裝置內的井下加速度計的方向不能夠實時掌握。因此，急需發明一種價格低、耐腐蝕、施工費用低的實用井下方位定位裝置，以便大批量建設地震預警臺。這種實用的井下三分向加速度計的保護和方位定位裝置是地震預警觀測臺網建設的關鍵設備，成為本領域科技人員急待解決的技術問題。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種實用的、施工費用低、操作簡單，既能確定方向，又能調整方位，還能把井下三分向加速度計拉出井上進行定期測試和維護的井下三分向加速度計的保護和定位裝置及其安裝方法。
[0006]本發明是這樣實現的:
[0007]本發明的井下三分向加速度計的保護和定位裝置，包括底部密封的護井壁圓管、定位圓桶和三分向加速度計，其中，護井壁圓管外壁形成有方向標記，定位圓桶垂直設置在護井壁圓管底壁上，其一側壁構造有沿著上端部向下的凹口，該凹口設置在靠近方向標記一側，三分向加速度計置于定位圓桶內，且具有與所述凹口卡合的定位指針，定位指針用于指示三分向加速度計的測試方位，該定位指針和方向標記位于護井壁圓管同一中心縱截面上。
[0008]工作人員可以直接在地方上通過護井壁圓管外壁上的方向標記來定向定位，因為定位指針和所述方向標記位于護井壁圓管同一中心縱截面上，在地面上通過方向標記調節護井壁圓管的方位，即調節了定位圓桶凹口的方位，即調節了定位指針的方向，從而達到確定三分向加速度計測試方位的目的。
[0009]作為本發明的進一步改進，護井壁圓管底壁設置有傳動裝置，傳動裝置包括傳動連接的渦輪和蝸桿，定位圓桶通過渦輪的中心軸的中心軸安裝在護井壁圓管底壁上。
[0010]作為本發明的進一步改進，護井壁圓管頂部設置有船舵型的旋轉件和用于固定旋轉件的支撐架，旋轉件周緣處形成有和渦輪轉動角度對應的刻度，旋轉件軸線上固裝有相對的第一支臂和第二支臂，第一支臂和第二支臂分別設置有帶動蝸桿轉動的第一拉伸件和第二拉伸件。
[0011]作為本發明的進一步的優選結構，第一拉伸件和第二拉伸件為尼龍繩或其他可以起到拉伸作用的物件，第一拉伸件和第二拉伸件分別以相反的方向纏繞在第一支臂和第二支臂上。
[0012]現有技術中，采用的是直接或間接利用陀螺儀以及其他旋轉設備來調整三分向加速度計的測量方位的，但是這樣就造成了裝置很是復雜，而且操作和安裝很不簡便，花費還多。而通過在定位圓桶和護井壁圓管之間安裝渦輪蝸桿傳動的傳動裝置，在井上安裝旋轉件，就可以通過這些簡單的部件達到在井上就可以調節調整三分向加速度計測量方位的目的，而且通過選擇合適的傳動比和旋轉件上同渦輪轉動角度對應的刻度，可以簡便準確地調整調整三分向加速度計測量方位。
[0013]作為本發明的進一步改進，渦輪的中心軸上設置有第二渦輪，定位圓桶底部設有與第二渦輪的渦齒配合連接的渦槽。
[0014]作為本發明的進一步的優選結構，定位圓桶上端面呈橢圓形，該橢圓長軸方向和定位圓桶軸向方向的夾角為20°?45°，優選為30°，凹口設置在橢圓形下頂點處。
[0015]凹口設置在橢圓形下頂點處，夾角為20°?45°都可以方便安裝，優選30°是因為這樣可以滿足定位圓桶上端面滿足一定傾斜高度，并正好和有一定高度的三分向加速度計配合，同時又不會使高度過大反而不利安裝，且不會浪費過多的材料。
[0016]作為本發明的進一步的優選結構，方向標記沿著護井壁圓管的軸向方向形成于護井壁圓管外壁上。
[0017]進一步地，上述護井壁圓管為UPVC硬聚氯稀管。
[0018]護井壁圓管為UPVC硬聚氯稀管，可以增強對三分向加速度計的保護。
[0019]作為本發明的進一步改進，三分向加速度計頂部固裝有支架，支架固定有拉繩。
[0020]本發明井下三分向加速度計的保護和定位裝置的安裝方法，該安裝方法包括以下步驟:
[0021]步驟P1，預備步驟，用鉆機在預定地點鉆成一個直徑和護井壁圓管直徑匹配的、深21米的深井；
[0022]步驟P2，選取7節每節長度均為3米且外壁形成有方向標記的護井壁圓管，將其中I節護井壁圓管的底部密封上，其底部通過傳動裝置將定位圓桶固定，并使定位圓桶上凹口的方向和護井壁圓管外壁的方向標記的方向一致，然后在蝸桿上固定好第一拉伸件和第二拉伸件；
[0023]步驟P3，在井口上根據羅盤指示和地震觀測所需要的方位調整護井壁圓管，使方向標記對正方向；
[0024]步驟P4，把圓管上的方向標記都保持方向一致，然后用熱融器連接成21米并下到深井里；
[0025]步驟P5，將井上三分向加速度計用繩子放下去，沿著定位圓桶上端部滑下，使其上的定位指針和定位圓桶上的凹口卡合，完成了三分向加速度方位定位安裝；
[0026]步驟P6，如果需要調整測量方位，則需在井口上將第一拉伸件和第二拉伸件固定在旋轉件的第一支臂、第二支臂上。
[0027]本發明的有益效果在于，本發明的井下三分向加速度計的保護和定位裝置，可用于地震預警觀測臺陣的井下三分向加速度計的方位定位，定位精度完全滿足地震預警觀測臺網的要求，該裝置結構簡單，操作方便，安裝方法也簡單且方位定位簡便易行，而且施工費用低，并可以自動調整測量方向，便于觀測臺網大量架臺，還可以定期把加速度計提出井上進行定期檢測和維護。
【附圖說明】
[0028]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明做進一步說明:
[0029]圖1是本發明實施例1井下三分向加速度計的保護和定位裝置的結構示意圖
[0030]圖2是本發明實施例1井下三分向加速度計的保護和定位裝置的右視圖。
[0031]圖3是本發明實施例2井下三分向加速度計的保護和定位裝置的調整測量方位結構的示意圖。
[0032]圖4是本發明實施例3井下三分向加速度計的保護和定位裝置的調整測量方位結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0033]實施例1
[0034]如圖1至2所示，井下三分向加速度計的保護和定位裝置包括底部密封的護井壁圓管1、定位圓桶2和三分向加速度計3，其中，護井壁圓管I外壁形成有方向標記11，定位圓桶2垂直設置在護井壁圓管I底壁上，其一側壁構造有沿著上端部向下的凹口 21，該凹口21設置在靠近方向標記11 一側，三分向加速度計3置于定位圓桶2內，且具有與所述凹口21卡合的定位指針31，定位指針31用于指示三分向加速度計3的測試方位，該定位指針31和所述方向標記11位于護井壁圓管I同一中心縱截面上。
[0035]其中，定位圓桶2通過螺栓安裝在護井壁圓管I底壁上，定位圓桶2可以通過調節螺栓來調節定位圓桶2的凹口 21的方向。顯然，只要其他能將定位圓桶2垂直固定在護井壁圓管I底壁上的手段都是可以采用的，例如在定位圓桶2的外壁和護井壁圓管I內壁之間安裝連接件。定位圓桶2的垂直固定可以方便三分向加速度計3的置入和脫離，同時，有利于三分向加速度計3的置入時定位指針31凹口 21卡合，而且，使三分向加速度計3也處在垂直安裝狀態，滿足測量的準確性。其中，護井壁圓管I為了安裝方便采用多節連接而成。
[0036]并且為了方便三分向加速度計3的下放到定位圓桶2內，定位圓桶2上端面呈橢圓形，凹口 21設置在橢圓形下端頂點處，該橢圓長軸方向和定位圓桶2軸向方向的夾角為20°?45°。如圖2所示，橢圓長軸方向和定位圓桶軸向方向的夾角為30°，優選30°是因為這樣可以滿足定位圓桶2上端面滿足一定傾斜高度，并正好和有較高高度的三分向加速度計3配合，同時又不會使高度過大反而不利安裝，且不會浪費過多的材料。
[0037]其中，方向標記11沿著護井壁圓管I的軸向方向形成于護井壁圓管I外壁上，方向標記11可以沿著護井壁圓管I的軸向方向連續分別在護井壁圓管I整個外壁上，也可以是間斷分布，也可以是除了箭頭以外的其他方位標記。
[0038]工作人員可以直接在地方上通過護井壁圓管I外壁上的方向標記11來定向定位，因為定位指針31和所述方向標記11位于護井壁圓管I同一中心縱截面上，在地面上通過方向標記11調節護井壁圓管I的方位，即調節了定位圓桶2凹口 21的方位，即調節了定位指針31的方向，從而達到確定三分向加速度計3測試方位的目的。
[0039]三分向加速度計3頂部固裝有支架32，支架32固定有拉繩33。這樣方便了三分向加速度計3的安裝，也可以