CN102914805B - 一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，它包括一个盛满水的水槽，水槽壁内侧贴有吸震材料，在水槽上安装有支撑装置，所述支撑装置的两端转轴分别与相应的水槽壁连接，支撑装置的中间位置设有万向节，在万向节中安装有检波器，万向节通过连接杆I，与重锤连接，所述在水体下方支撑装置上方支撑装置的中心线位置设有电火花发射探头，所述水槽壁外侧设有一个刻度盘。本发明中万向节和重锤保证检波器的接收面在所述转轴旋转到不同角度都能保持水平，水槽及支撑装置均用橡胶包裹解决反射波的问题，下横杆向电火花发射探头凸出，用来减少杆的反射波对检波器的干扰，本发明能够精确测量检波器在接收方向上的灵敏度。

Description

一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置

技术领域

本发明涉及一种接收方向性的装置，尤其涉及一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置。

背景技术

检波器是进行弹性波探查时接收弹性波的传感元件，也称拾震器，在声波测量领域称为探头，方向特性指检波器对不同方向的响应，这种响应用灵敏度来表达。在检测方向灵敏度时，通常都通过对同一能量的震源，检波器测得的振幅大小来衡量。检波器的方向灵敏度测量缺乏有效手段和专用装置，目前对检波器响应的特性曲线的测定使用震动台，将检波器固定在振动台上，改变震动频率测定振动频率不同时侯检波器的相应灵敏度，但是一般仅能测定顺检波器轴向和垂直检波器轴向两个方向。检波器技术的发展，对非轴向的振动位移的屏蔽有了很大的进步，使检波器的定向性有很大的加强，需要对检波器的方向灵敏度作测量来评价检波器的方向特性，在研制检波器时和用户使用检波器时都提出了需要了解各个方向响应灵敏度的要求。但是振动台仅能向一个方向做往复位移振动，难以测量检波器对与其轴向不同角度的振动位移的相应灵敏度。所谓轴向，即其最大灵敏度的方向，对电感式检波器来说为顺感应线圈的方向，对压电晶体式检波器则为垂直压电晶体的方向。至今未见有关测量检波器对不同方向响应灵敏度方法和有关装置的报道。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，它具有能有效测量检波器方向灵敏度的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，它包括一个盛有水的水槽，水槽壁内侧设有吸震材料层，在水槽上安装有支撑装置，所述支撑装置的两端分别与相应的水槽壁连接，支撑装置的中间位置设有万向节，在万向节中安装有检波器，万向节通过连接杆I，与重锤连接，所述整个水体下方支撑装置上方支撑装置的中心线上设有电火花发射探头，所述检波器和电火花发射探头在一条直线上，所述水槽壁外侧设有一个刻度盘，刻度盘上设有指针，所述水槽及支撑装置均用橡胶包裹。

所述支撑装置包括一组转轴、一组连接杆II和一个下横杆，所述转轴分别与通过相应的连接杆II与下横杆连接，所述转轴分别安装在相应的水槽壁上，并穿过水槽壁，所述下横杆向电火花发射探头凸起，所述下横杆中间最凸起点安装有万向节，所述检波器通过万向节与下横杆连接，所述转轴与电火花发射探头在一条直线上。

所述万向节包括内环和外环，外环的转动轴安装在下横杆的中央，所述外环套在内环外，内环的转动轴安装在外环的内侧，所述内环下方通过连接杆I与重锤连接，所述内环的内壁上安装有检波器。

所述检波器的接收面朝向水面。

所述刻度盘的0度位置与转轴的中心重合，指针与转轴连接。

所述电火花发射探头与通过电缆与电火花发生器连接，电火花发生器的控制放电开关通过电线与弹性波接收主机连接，向弹性波接收主机给出启动采集的起始时间；所述弹性波接收主机通过电缆与检波器连接。

所述水槽为正立方形，边长为0.8~3m。

所述电火花发生器功率为50~500瓦特，手动控制输出功率。

本发明的激震点和检波器均置于一个水槽中，激震采用电火花震源为电火花发射探头，放置在一个半圆的圆心位置，检波器安装在一个支撑装置上，其安装点可以以激震点为圆心，按规定的度数间隔在此圆的圆周上运动，并使检波器的接收面永远保持向上并平行水面，检波器的安装点与震源间不能有阻碍声波由激震点向检波器的传播的物体，水槽及安装检波器的支撑装置，均用吸收声波的材料，即用橡胶包裹和覆盖。但是水槽及安装检波器的支撑装置还是会有反射波到达检波器，对检波器接收到的直达波信号造成干扰，由于检波器到激震点的距离和水中声波传播速度已知，故声波从电火花激震点到检波器的时间已知，可以根据这个时间分辨直达声波的波型，以此为直达声波波型对转动不同角度的测量结果作对比，去除其它的干扰波。

本发明的有益效果：

1．本发明提供了可以测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装备和方法，他避免了振动台的缺点，本发明采用震源和检波器均设在水中的方法，克服了震源及检波器和介质的耦合难以一致的带来的测量振幅的误差，解决了通过测量检波器接收的波的振幅来评价灵敏度的精度要求。

2.本发明提出用在水中产生的、震动能量稳定的电火花震源和检波器设在水中的方法，可以采用同一个检波器、同一个震源，测量来自与检波器轴向呈各个角度方向来波的相应振幅的大小，从而能够精确测量检波器在接收方向上的灵敏度。

3.本发明中设计了一个安装检波器的支架，检波器安装在支架上，支架通过转轴以电火花震源的电火花发生器为圆心可在水中旋转180°。

4．本发明中的万向节和重锤保证检波器的接收面在所述转轴旋转到不同角度都能保持水平方向。

5.本发明中水槽及支撑装置均用橡胶包裹有效解决了检波器与震源之间有阻碍声波传播物体的问题。

6．本发明中，下横杆向电火花发射探头凸出，用来减少杆的反射波对检波器的干扰。

附图说明

图1为本发明的正面图；

图2为本发明的侧视图；

图3为刻度盘与指针的结构示意图；

图4为万向节的结构示意图；

图5为本发明实验室的连接示意图。

其中，1.水槽，2.吸震材料层，3.电火花发射探头，4.连接杆II，5.转轴，6.下横杆，7.万向节，8.检波器，9.万向节外环，10.万向节内环，11.重锤，12.连接杆I，13.刻度盘，14.指针，15.电火花发生器，16.电缆，17.弹性波接收主机，18.电线。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1、2、3所示，一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置包括水槽1，水槽1壁内侧设有吸震材料层2，水槽1中充满水，电火花发射探头3在水中整个水体上边缘下方的正中央，电火花发射探头3与安装检波器8的支撑装置中的转轴5在一条直线上，安设检波器8的支撑装置包括转轴5、连接杆II4和下横杆6，下横杆6向电火花发射探头3凸出，以减少连接杆II4及下横杆6的反射波对检波器8的干扰，检波器8安装在下横杆6中间最凸起点的万向节7中，通过万向节7与下横杆6连接，下横杆6与连接杆II4连接，连接杆II4与转轴5连接，连接杆II4和下横杆6均用橡胶包裹；水槽1壁外侧设有刻度盘13，刻度盘的0度位置与转轴5的中心重合，指针14与转轴5相连。

如图4所示，万向节7由万向节外环9和万向节内环10组成，万向节外环9的转动轴安装在安装检波器的支撑装置的下横杆6的正中央，万向节外环9套在万向节内环10外，万向节内环10的转动轴安装在万向节外环9的内侧；重锤11通过连接杆I12连接在万向节内环10的下方；检波器8牢固地安设在万向节内环10的内壁，检波器8的接收震动的面朝向水面；万向节7和重锤11保证检波器的接收面在转轴5旋转到不同角度都能保持水平。

水槽1为正立方形，边长0.8～3m。

如图5所示，电火花发射探头3与电火花发生器15通过电缆16连接，电火花发生器15功率为50～500瓦特，可手动控制输出功率；检波器8与弹性波接收主机17通过电缆16相连，电火花发生器15的控制放电的开关通过电线18连接弹性波接收主机17，向弹性波接收主机17给出启动采集的起始时间。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，它包括一个盛有水的水槽，水槽壁内侧设有吸震材料层，在水槽上安装有支撑装置，所述支撑装置的两端分别与相应的水槽壁连接，支撑装置的中间位置设有万向节，在万向节中安装有检波器，万向节通过连接杆I与重锤连接，整个水体下方支撑装置上方支撑装置的中心线上设有电火花发射探头，所述检波器和电火花发射探头在一条直线上，所述水槽壁外侧设有一个刻度盘，刻度盘上设有指针，所述水槽及支撑装置均用橡胶包裹；

所述支撑装置包括一组转轴、一组连接杆II和一个下横杆，所述转轴分别通过相应的连接杆II与下横杆连接，所述转轴分别安装在相应的水槽壁上，并穿过水槽壁，所述下横杆向电火花发射探头凸起，所述下横杆中间最凸起点安装有万向节，所述检波器通过万向节与下横杆连接，所述转轴与电火花发射探头在一条直线上。

2.如权利要求1所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述万向节包括内环和外环，外环的转动轴安装在下横杆的中央，所述外环套在内环外，内环的转动轴安装在外环的内侧，所述内环下方通过连接杆I与重锤连接，所述内环的内壁上安装有检波器。

3.如权利要求1所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述检波器的接收面朝向水面。

4.如权利要求1所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述刻度盘的0度位置与转轴的中心重合，指针与转轴连接。

5.如权利要求1所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述电火花发射探头通过电缆与电火花发生器连接，电火花发生器的控制放电开关通过电线与弹性波接收主机连接，向弹性波接收主机给出启动采集的起始时间；所述弹性波接收主机与检波器连接。

6.如权利要求1所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述水槽为正立方形，边长为0.8~3m。

7.如权利要求5所述用于测量检波器接收弹性波方向灵敏度的装置，其特征是，所述电火花发生器功率为50~500瓦特，手动控制输出功率。