CN102033243B - 一种自动找平检波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动找平检波器，包括：外环；可转动的设置在外环上的内环，且外环与内环的两连接点的连线分别过外环和内环的圆心；可转动且偏心的连接在内环上的芯体座，内环和芯体座的两连接点的连线过内环的圆心，且与外环和内环的两连接点的连线相互垂直；采集信号的芯体设置在芯体座上；外壳，外环分别连接在外壳的上盖和下盖上。本发明通过由内环和外环组成的十字环结构，可实现内环沿外环360°旋转，并且在内环上可转动且偏心的设置芯体座，由于芯体座的偏心设置，所以可实现芯体座由重心的变化自由旋转，并且由于重力的作用始终处于水平状态。通过将芯体设置在芯体座上，从而可保证采集信号的芯体始终处于水平状态。

Description

一种自动找平检波器

技术领域

本发明涉及地质现象检测技术领域，更具体地说，涉及一种自动找平检波器。

背景技术

随着社会生产力和国民经济的发展，以及人民生活水平的逐年提高，国家和社会对能源及矿产资源的需求量日益增大，这就迫切需要对我国的地下资源进行更为详细、科学的勘探。目前，地球处于一个地震多发期，为了更好地防范于未然，减少各种地质然灾害给人民造成的损失，国家将加大对各种可能带来灾害的各种地质现象(如地震、海啸、滑坡等等)监测、预报等防范工作；另外对高层建筑物与大型结构物的振动进行分析和模态试验；对路基和桥梁的动态变形与振动进行测试，以及超前地质预报和采空区勘测方面的前端数据采集广泛用到低频检波器。

然而过去勘测方法侧重于短期流动监测或小范围勘测，对于现有低频检波器需要保持水平才能正常工作的缺陷是采用不定期的人工调节来处理的。这种方式不但效率低，浪费人工，还有不能随时保证检波器处于水平状态。另外，虽说现有低频检波器大多都配有水平调节装置，但是有些场地根本就没法达到调水平的条件(如岩石坡度大或隧道两侧、水下等场地)。还有地壳随时都在运动，原本水平的地方随时都有可能变成不平的地方。这些现象大大限止了低频检波器的应用。

随着地震勘探科学技术和资料解释方法的不断提高和完善；随着国家对地震勘探的大量投入，大剖面深部勘探、区域性地质灾害监测网的逐步建立以及勘探地域的扩大(江河、湖泊、海底)。过去那种需要人员调节或不定期校正水平的低频检波器已跟不上勘探方法的节奏或根本用不上。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自动找平检波器，以实现自动调整芯体水平状态的目的。

为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种自动找平检波器，包括：

外环；

可转动的设置在所述外环的内圈上的内环，且所述外环与所述内环的两连接点的连线分别过所述外环和内环的圆心；

可转动且偏心的连接在所述内环上的芯体座，其上具有芯体安装部，所述内环和所述芯体座的两连接点的连线与所述外环和所述内环的两连接点的连线相互垂直；

采集信号的芯体设置在所述芯体安装部上；

外壳，所述外环分别连接在所述外壳的上盖和下盖上。

优选的，在上述自动找平检波器中，还包括设置在所述内环上的偏心重锤，该偏心重锤相对于所述内环的圆心对称。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述偏心重锤为半圆形腔体结构，且该偏心重锤与所述内环相连的端面直径和所述内环的直径相同。

优选的，在上述自动找平检波器中，还包括设置在所述上盖上且与所述芯体电连接的密封插座。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述外环与上盖和下盖连接的位置处设有凸起，所述上盖和下盖上分别设有与所述凸起配合的凹槽；

或所述外环与上盖和下盖连接的位置处设有凹槽，所述上盖和下盖上分别设有与所述凹槽配合的凸起。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述内环通过短固定轴以及设置在所述短固定轴与所述内环之间的轴承与所述外环相连；

所述内环通过长固定轴以及设置在所述长固定轴与所述芯体座之间的轴承与所述芯体座相连。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述上盖上设置有表示产品型号和指明芯体的水平方向的标盘。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述下盖上装配有固定安装板，该固定安装板上设有螺钉孔。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述上盖上设有提手，该提手与上盖的两连接点的连线和外环的轴线平行。

优选的，在上述自动找平检波器中，所述芯体座上设有若干个配重孔，在该配重孔内填充有配重物质。

由上述技术方案可知，本发明实施例提供的自动找平检波器，通过由内环和外环组成的十字环结构，可实现内环沿外环360°旋转，并且在内环上可转动且偏心的设置芯体座，由于芯体座的偏心设置，所以可实现芯体座由重心的变化自由旋转，并且由于重力的作用始终处于水平状态。通过将芯体设置在芯体座上，从而可保证采集信号的芯体始终处于水平状态。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的自动找平检波器的找平机构的结构示意图；

图2为图1的左视结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的自动找平检波器的找平机构放置状态一的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的自动找平检波器的找平机构放置状态二的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的自动找平检波器的找平机构放置状态三的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的自动找平检波器的找平机构的结构示意图；

图7为本发明实施例二提供的自动找平检波器的找平机构一种放置状态的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的自动找平检波器的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的外环和外壳连接处的局部放大示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种自动找平检波器，以实现自动调整芯体水平状态的目的。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图8，图1为本发明实施例一提供的自动找平检波器的找平机构的结构示意图，图8为本发明实施例提供的自动找平检波器的结构示意图。

本发明提供的自动找平检波器，包括：外环1、内环2、芯体座4、芯体15和外壳。其中，外壳由上盖7、下盖19和包裹在上、下盖之间的外筒11组成一个密封体，确保其内部零件具有防水性能。外环1分别连接在所述外壳的上盖7和下盖19上，具体的，可通过螺钉将外环1连接在上盖7和下盖19上，当然也可通过其他连接装置装配外环1。内环2可转动的连接在外环1的内圈上，且外环1与内环2的两连接点的连线分别过外环1和内环2的圆心，即装配后的外环1和内环2能够旋转至二者为同心圆结构，避免二者连接点的连线位于外环1轴线的一侧而成为偏心结构，影响其360°旋转。

放置芯体15的芯体座4可转动且偏心的连接在内环2上，其上具有芯体安装部，内环2和芯体座4的两连接点的连线过内环2的圆心，且与外环1和内环2的两连接点的连线相互垂直。通过将内环2和芯体座4的两连接点的连线过内环2的圆心，可避免由于芯体座4的偏心而使得内环2无法旋转360°。通过内环2和芯体座4的两连接点的连线与外环1和内环2的两连接点的连线相互垂直，可使得无论如何放置外环1，均能够使芯体座4的顶面处于水平状态。芯体座4一般通过两个连接杆与内环2相连，芯体座4的偏心设置是指位于连接杆两侧芯体座4重量不平衡，从而可实现芯体座4虽中心的变化，绕连接杆自由旋转，始终保持芯体座4重量相对较小的顶面处于水平向上状态。采集信号的芯体15设置在所述芯体安装部上，通过芯体15可将采集到的信号由信号线传输的外部设备。由图1和图2所示，芯体座4上的A、B、C、D四点始终处于同一水平面上。

本发明实施例提供的自动找平检波器，通过由内环2和外环1组成的十字环结构，可实现内环2沿外环360°旋转，并且在内环2上可转动且偏心的设置芯体座4，由于芯体座4的偏心设置，所以可实现芯体座4自由旋转，并且由于重力的作用始终处于水平状态。通过将芯体15设置在芯体座4上，从而可保证采集信号的芯体始终处于水平状态。

由图3和图4所示，在本发明提供的自动找平检波器的自动找平机构处于图3位置时，即内环2所在的平面与水平面垂直时，虽说芯体座4可以处于水平位置，但内环2和芯体座4的位置具有不确定性。此时内环2的旋转轴5与的轴线与水平面垂直，而芯体座4的重力方向同样垂直水平面，因此该重力不会对内环2产生扭矩的影响，所以内环2在受外力后，会沿受力方向旋转，在惯性消失后停止，其位置不确定。为了避免上述问题，需要在放置自动找平检波器时，应避免内环2的旋转轴垂直于水平面。

由图5所示，当外环1和内环2处于同一平面状态时，旋转外环1，芯体座4并不一定能回到水平位置。

由图6和图7所示，为了避免上述问题的出现，本发明还包括设置在所述内环2一侧上的偏心重锤6，该偏心重锤6相对于所述内环2的圆心对称，且该偏心重锤6所在的平面与所述内环2所在的平面相互垂直。由于偏心重锤6的偏心作用，能够使得在如图5所示的倾斜放置时，避免外环1和内环2处于同一平面的状态。只有在外环1和水平面平行时，外环1和内环2才处于同一平面的状态，但此时同样可以保证芯体座4的顶面处于水平状态。因此，通过设置偏心重锤6，可使得无论如何放置自动找平检波器，均可使得芯体座4的顶面处于水平状态。

偏心重锤6可以为半圆形腔体结构，且该偏心重锤6与所述内环2相连的端面直径和所述内环的直径相同。具体可将偏心重锤6的端面与内环2的一侧贴近，然后通过螺钉连接内环2和偏心重锤6。

如图8所示，为了便于实现芯体15与外部的检测仪器相连，本发明还可以包括设置在所述上盖7上且与所述芯体15电连接的密封插座20。通过检测仪器的外接插头与密封插座20可方便的将芯体15与检测仪器相连。从而将芯体15采集的信号传输给检测仪器。

一般外环1分别与上盖7和下盖19的连接均采用螺钉连接，为了保持密封状态，在连接螺钉的位置处，设置有密封圈17，避免水右螺钉和螺钉孔的缝隙处进入到腔体内部，损坏芯体15。但是考虑到野外运输过程中可能会产生较大冲击，螺钉可能经受不起冲击。因此，本发明在外环1与上盖7和下盖19连接的位置处设有凸起101，所述上盖7和下盖19上分别设有与所述凸起101配合的凹槽。通过凸起101和凹槽的适配，可以承担一部分冲击，从而降低了冲击对连接螺钉的破坏作用。另外，也可以在外环1与上盖7和下盖19连接的位置处设有凹槽，所述上盖7和下盖19上分别设有与所述凹槽配合的凸起。只要在外环1与上、下盖之间的其中一个设置凸起，另外一个设置凹槽即可。当然，也可以在外环1的两侧分别设置凸起和凹槽，相应的上盖7和下盖19上分别设置与外环上的凸起适配的凹槽，与外环1上的凹槽适配的凸起。

下面详细描述内环2和外环1之间的可转动连接方式，以及内环和芯体座4之间的可转动连接方式。

由图1和图8所示，内环2通过短固定轴52以及设置在所述短固定轴52与所述内环2之间的轴承与所述外环1相连。具体的轴承3可以为两个，分别为深沟球轴承32和角接触球轴承31，两轴承主要是起旋转作用，另外能够确保在轴向和径向上均能承受较大冲力。

内环2通过长固定轴51以及设置在所述长固定轴51与所述芯体座4之间的轴承与所述芯体座4相连。采用长固定轴51可使得芯体座4与内环之间间隔一定距离，避免在芯体座4转动过程中与内环2发生干涉。具体的轴承可以为两个，分别为深沟球轴承和角接触球轴承，两轴承主要是起旋转作用，另外能够确保在轴向和径向上均能承受较大冲力。

上盖7上设置有表示产品型号和指明芯体15的水平方向的标盘。因为外环1和上、下盖之间的连接关系是确定的，因此可以根据内环和芯体座4转动的一些规则，在标盘上画出指明方向的箭头，以便于在外部也可窥知内部芯体座4上的三个芯体15所处于的水平位置。三个芯体15分别采集水平面上的X方向和Y方向上的两个分量，以及竖直Z方向上的分量。由于采集竖直Z方向上信号的芯体的方向容易判断，即和竖直方向，所以在标盘仅需给出采集水平面上的X方向和Y方向上的分量的两个芯体的方向即可，可以通过在标盘上绘制出箭头的方式只是方向。

下盖19上装配有固定安装板16，该固定安装板16上设有螺钉孔。固定安装板16可以通过螺钉与下盖19固定在一起，在坑道、墙体等倾斜角度过大而无法采用常规方法将检波器与被测体耦合在一起时，可通过固定安装板16实现。即可通过螺钉穿过固定安装板16上的螺钉孔将其固定在被测体上。

上盖7上设有提手10，该提手10的与上盖7的两连接点的连线和外环1轴线平行。提手10的作用除了方便搬动外，其特定位置也相当重要。向竖直的墙上安装时，提手10的与上盖7的两连接点的连线不能平行于地面，否则会出现图4所示的情况，确保三分量(多分量)产品中水平分量方向具有唯一性。

装配中发现，由于加工精度和材质不均匀性，芯体座4在装配后重心并不一定在理想的状态，造成芯体座4虽说能自动回位，但不是水平状态，可能有一定的倾斜。这样，如果倾角过大，检波器无法正常工作，也就失去了研发本产品的意义。因此，本发明在芯体座4上加工若干个配重孔，根据具体情况在配重孔中进行填充配重物质，保证静止后，外环1和芯体座4位置能回到如水平状态。其中配重物质可用干河砂等便于调整重量的物质，在芯体座4调节至平衡后，旋紧平衡螺圈防止配重物质外漏。

本发明在材质改动方面，对于4Hz以上，芯体座选用比重大的材料，如钢材或铜材；4Hz以下，由于芯体和芯体座自身重量相对重，材料选铝合金就可以了。螺圈选用钢材，与铝合金材料互补；长短固定轴选不锈钢材，增加强度。

在芯体装配到芯体座上前，对芯体进行检测，记录检测数据；将芯体装配到样机上，然后将外壳在垂直、水平、倾斜几个位置测试检波器参数(整体静止后)；记录检测数据；比较检测结果，参数基本相同；本发明具有自动回位(自动找平)功能。

野外数据采集对比检测：

a)本产品和原有产品均水平安装：

从记录波形上看，能量相对比常规的要弱一些，高频成份也少一些。

b)本产品和原有产品均倾斜10°安装：

本产品效果好于原有产品；

c)本产品和原有产品均超过15°安装：

本产品还能正常工作，原产品不能工作；

d)由于本产品结构的原因，地面振动经过几次传动才能到芯体，因此有一定衰减是正常的，特别是高频成份。另外由于芯体座用的是铝合金，其重量不够重，耦合效果相对差也是造成衰减的一个原因(后换成钢材后，效果好的多)。本发明对高频成份有一定的衰减，但是反过来突出了低频成份，这对以开展低频信号为主的研究方法是有利的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种自动找平检波器，其特征在于，包括：

外环(1)；

可转动的设置在所述外环(1)的内圈上的内环(2)，且所述外环(1)与所述内环(2)的两连接点的连线分别过所述外环(1)和内环(2)的圆心；

可转动且偏心的连接在所述内环(2)上的芯体座(4)，其上具有芯体安装部，所述内环(2)和所述芯体座(4)的两连接点的连线过内环(2)的圆心，且与所述外环(1)和所述内环(2)的两连接点的连线相互垂直；

采集信号的芯体(15)设置在所述芯体安装部上；

外壳，所述外环(1)分别连接在所述外壳的上盖(7)和下盖(19)上；

设置在所述内环(2)一侧上的偏心重锤(6)，该偏心重锤(6)相对于所述内环(2)的圆心对称，所述偏心重锤(6)为半圆形腔体结构，且该偏心重锤(6)与所述内环(2)相连的端面直径和所述内环(2)的直径相同。

2.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，还包括设置在所述上盖(7)上且与所述芯体(15)电连接的密封插座(20)。

3.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述外环(1)与上盖(7)和下盖(19)连接的位置处设有凸起，所述上盖(7)和下盖(19)上分别设有与所述凸起配合的凹槽；

或所述外环(1)与上盖(7)和下盖(19)连接的位置处设有凹槽，所述上盖(7)和下盖(19)上分别设有与所述凹槽配合的凸起。

4.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述内环(2)通过短固定轴(52)以及设置在所述短固定轴(52)与所述内环(2)之间的轴承与所述外环(1)相连；

所述内环(2)通过长固定轴(51)以及设置在所述长固定轴(51)与所述芯体座(4)之间的轴承与所述芯体座(4)相连。

5.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述上盖(7)上设置有表示产品型号和指明芯体的水平方向的标盘。

6.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述下盖(19)上装配有固定安装板(16)，该固定安装板(16)上设有螺钉孔。

7.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述上盖(7)上设有提手(10)，该提手(10)与上盖(7)的两连接点的连线和外环(1)的轴线平行。

8.根据权利要求1所述的自动找平检波器，其特征在于，所述芯体座(4)上设有若干个配重孔，在该配重孔内填充有配重物质。

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