CN104020499B - 地震电磁扰动传感器的安装结构和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地震电磁扰动传感器的安装结构和安装方法，该方法采用深井安装，在观测台站内打一口观测井，井的斜度小于5度，并用全封闭金属或非金属无磁套管，电磁扰动传感器垂直安装在井深为1000m以内的合适位置，设置有用于支撑磁传感器重力的定位底座和调节磁传感器保持水平的水平调节装置，在传感器的顶部固定一个吊环，用于把传感器下至井中并固定，而传感器监测到的信号通过信号电缆线送至地面设备，并在井口处砌一个水泥井台并加水泥盖保护。本发明结构简单容易实现，成本低，占地面积小；能有效避免高压输电系统、轨道交通系统、大型用电设备、类金属管道系统以及对地表电性结构产生改变的类金属管线干扰和人为干扰等。

Description

地震电磁扰动传感器的安装结构和安装方法

技术领域

本发明涉及监测大地电磁场仪器的安装方式，具体的说是一种地震电磁扰动传感器的安装结构和安装方法。

背景技术

目前所用的地震电磁仪器安装方式还是20世纪80年代中期使用数字化地磁场仪采用的安装方式，该安装方式采用的水平安装方式分为南北方向和东西方向，其不足之处是首先对地震台站的观测场地要求比较大，每个方向都要一个电磁扰动传感器来测该方向的磁场变化量，而这两个电磁扰动传感器之间要求比较长；其次水平安装方式其传感器一般埋深3米左右，所以该传感器能直接测到地球表面变化的磁场，但是不能直接测到地球内部磁场的变化；另外最大的缺点就是抗干扰能力比较弱，易受如超高压输电系统、轨道交通系统、大型用电设备、类金属管道系统、人为以及对地表电性结构产生改变的类金属管线干扰等。

发明内容

本发明提供一种结构简单、抗干扰能力强、所占观测场地小的电磁扰动传感器Z分量的安装方式，目的是通过改进电磁扰动传感器的安装方式来屏蔽外界干扰，最大限度的提取大地自身有效的电磁信号，更直观的监测地震孕育过程中大地磁场的变化。

本发明所采用的技术方案是：电磁扰动Z分量的安装是采用深井安装，其方法是在观测台站内打一口观测井，观测井的斜度小于5度，内置全封闭金属或非金属无磁套管，电磁扰动传感器（即Z分量电磁扰动传感器）垂直安装在井深为1000m以内的合适位置，电磁扰动传感器的安装结构在电磁扰动传感器的下侧设置有用于支撑其重力的定位底座，在电磁扰动传感器的上侧设置有水平调节装置；其中，定位底座是在一个支撑立板的上端固定有斜平面板，在支撑立板下部一侧设置有可控展开支撑机构，利用承重拉绳将定位底座下井到合适的位置后，再利用控制拉绳使可控展开支撑机构处于展开状态，使定位底座固定在观测井内合适位置，到达合适位置后，可将承重拉绳和控制拉绳一并卸下；在传感器的顶部或者水平调节装置的顶部固定一个吊环，利用传感器拉绳把电磁扰动传感器下至井中，可将传感器拉绳也去掉，传感器底座下端设置的下斜面与定位底座的上斜面板匹配贴合在一起，最终稳定后，电磁扰动传感器和水平调节装置的重力落在定位底座上；然后控制水平调节装置，使电磁扰动传感器尽量达到水平状态；电磁扰动传感器监测到的信号通过信号电缆线送至地面上的设备，并在井口处砌一个60公分×60公分、高65公分水泥井台，并加水泥盖保护。水平调节装置包括一个圆柱形外壳，在圆柱形外壳内底部中心设置有水平位置测试装置，在圆柱形外壳内顶部设置有可视观测水平装置，电缆线从圆柱形外壳上部引出；传感器拉绳固定在圆柱形外壳的吊环上；在圆柱形外壳上部圆周边缘，沿径向均匀分布有至少三根可沿径向伸缩的调节杆，每根调节杆的外末端设置有支撑脚，每根调节杆的内段分别通过调整机构与控制电机传动连接；可视观测水平装置用于观测水平位置测试装置，通过可视观测水平装置观看水平位置测试装置以确定电磁扰动传感器是否处于相对的水平位置放置，可视观测水平装置和电磁扰动传感器的信号电缆把测到的实时信息经传输至地面设备。如电磁扰动传感器处于倾斜状态，便可以通过分别调节每个控制电机，使其分别带动相应调节机构做正向或反向的运动，促使相应调节杆伸出或缩回，最终调节电磁扰动传感器的水平。

地震电磁扰动传感器的安装结构包括电磁扰动传感器、与电磁扰动传感器连接的电缆线和拉绳（如钢丝绳）等，还设置有用于支撑电磁扰动传感器重力的定位底座和调节电磁扰动传感器保持水平的水平调节装置；所述定位底座是在支撑立板的上侧固定有斜平面板，在支撑立板下部一侧设置有可控展开支撑机构，所述定位底座连接有承重拉绳，可控展开支撑机构连接有控制拉绳；在所述电磁扰动传感器底部设置有传感器底座，该传感器底座是一个含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撑块，该传感器底座的下斜面与所述定位底座的上斜面板匹配贴合在一起。所述水平调节装置包括一个圆柱形外壳，在圆柱形外壳内底部中心设置有水平位置测试装置，在圆柱形外壳内顶部设置有可视观测水平装置，电缆线（可视观测水平装置、电磁扰动传感器和控制电机的电缆线）从圆柱形外壳上部引出；拉绳固定在圆柱形外壳的吊环上；在圆柱形外壳上部圆周边缘，沿径向均匀分布有至少三根可沿径向伸缩的调节杆，每根调节杆的外末端设置有支撑脚，每根调节杆的内段分别通过调整机构（即传动机构）与控制电机传动连接。所述可控展开支撑机构是在支撑立板的一侧通过销轴铰接一个支撑弹块，支撑弹块与支撑立板之间连接有是两者展开的弹簧，同时在支撑立板一侧设置有弹簧固定栓，弹簧固定栓末端设置有压板槽，压板槽内匹配套装有压板，所述控制拉绳连接在压板上，所述支撑弹块折叠时被压板覆盖。所述调整机构结构方式多样，例如在调节杆侧面设置有齿条，安装在圆柱形外壳的过渡转轴一端安装有齿轮，与齿条相啮合，过渡转轴另一端直接与控制电机转轴传动连接，或者通过锥齿轮与控制电机传动连接，或者通过减速器与控制电机传动连接。例如调节螺杆外侧套装一个仅能原地旋转的螺套，调节螺杆与螺套通过螺纹连接，设置有防止调节螺杆旋转的定位结构，当螺套与控制电机传动连接时，调节螺杆可实现径向伸缩运动。

本发明的有益效果是：本发明对地震观测台站的观测场地大小要求不高；采用深井竖直安装能有效避免高压输电系统、轨道交通系统、大型用电设备、类金属管道系统以及对地表电性结构产生改变的类金属管线干扰和人为干扰等。通过本发明安装结构可实现任意井深位置的定位安装，以及确保电磁扰动传感器处于水平状态，该方法和结构容易实现，成本低，适合推广应用。

附图说明

图1是本发明安装状态示意图；

图2是图1的A部放大示意图；

图3是图2的俯视示意图；

图4是定位底座的结构示意图；

图5是图4的局部放大示意图；

图6是图3中的一种调整机构示意图。

图中标号：1、调节杆，2、密封圈，3、调整机构，4、控制电机，5、水平位置测试装置，6、支撑脚，7、齿轮，8、齿条，9、过渡轴，10、从动锥齿轮，11、主动锥齿轮，12、控制拉绳，13、承重拉绳，14、可视观测水平装置，15、密封圈，16、电缆线，17、吊环，18、压板槽，19、压板，20、弹块固定栓，21、传感器底座，22、电磁扰动传感器，23、支撑弹块，24、弹簧，25、电缆导向孔，26、水平调整机构装置，27、上斜面板，28、支撑立板，29、销轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

电磁扰动传感器安装方式，通过在观测台站打一口观测井，直径大于50mm，钻孔倾斜度小于5度，观测井内套装无磁套管，电磁扰动传感器22垂直安装在井深为1000m以内的合适位置，电磁扰动传感器22把感应的信号通过信号送至磁信号处理器中进行放大、滤波等相关处理并且信号线穿过PVC管进行固定和保护。在传感器的顶部固定一个金属吊环17，用于把传感器下至井中，传感器监测到的信号通过信号电缆线送至地面设备，并在井口处砌一个60公分×60公分、高65公分水泥井台，并加水泥盖保护。

参见图1，地震电磁扰动传感器的安装结构包括电磁扰动传感器22、与电磁扰动传感器连接的电缆线和拉绳（如钢丝绳），还设置有用于支撑电磁扰动传感器重力的定位底座和调节电磁扰动传感器保持水平的水平调节装置26。

把传感器拉绳的一端穿过吊环17并固定使电磁扰动传感器22下至井底后把拉绳去掉。在安装电磁扰动传感器22之前首先是安装定位底座。参见图4，定位底座是在支撑立板28的上侧固定有上斜面板27，在支撑立板28下部一侧设置有可控展开支撑机构，参见图5，可控展开支撑机构是在支撑立板28的一侧通过销轴29铰接一个支撑弹块23，支撑弹块23与支撑立板28之间连接有使两者展开的弹簧24，同时在支撑立板28一侧设置有弹簧固定栓20，弹簧固定栓20末端设置有压板槽18，压板槽18内匹配套装有压板19，所述控制拉绳12连接在压板19上，所述支撑弹块23折叠时被压板19覆盖。定位底座连接有承重拉绳13。在所述电磁扰动传感器22底部设置有传感器底座21，该传感器底座21是一个含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撑块，该传感器底座21的下斜面与所述定位底座的上斜面板匹配贴合在一起。

参见图2和图3，水平调节装置26包括一个圆柱形外壳，在圆柱形外壳内底部中心设置有水平位置测试装置5，在圆柱形外壳内顶部设置有可视观测水平装置14，电缆线16（可视观测水平装置、电磁扰动传感器和控制电机的电缆线）从圆柱形外壳上部引出，电缆线出口位置设置密封圈15。传感器拉绳固定在圆柱形外壳的吊环17上；在圆柱形外壳上部圆周边缘，沿径向均匀分布有三根可沿径向伸缩的调节杆1，各调节杆1分别位于圆柱形外壳内，设置支撑和导向结构，并在端口位置套装密封圈2。每根调节杆1的外末端设置有支撑脚6，每根调节杆1的内段分别通过调整机构3（即传动机构）与控制电机传动4连接。

调整机构3结构方式多样，例如参见图6，在调节杆1侧面设置有齿条8，安装在圆柱形外壳内的过渡转轴9一端安装有齿轮7，齿轮7与齿条8相啮合，过渡转轴9的另一端直接与控制电机转轴传动连接，或者通过减速器与控制电机传动4连接。或者如图6所述通过主动锥齿轮11与从动锥齿轮10相啮合的方式传动连接，主动锥齿轮11安装在控制电机的转轴上。另外，调整机构3还可以是其他结构形式，例如在调节螺杆外侧套装一个仅能原地旋转的螺套，调节螺杆与螺套通过螺纹连接，设置有防止调节螺杆旋转的定位结构，当螺套与控制电机传动连接时，调节螺杆可实现径向伸缩运动。

Claims (8)

1.一种地震电磁扰动传感器的安装方法，其特征在于，在观测台站内打一口观测井，观测井的斜度小于5度，内置全封闭金属或非金属无磁套管，电磁扰动传感器垂直安装在井深为1000m以内的合适位置，电磁扰动传感器的安装结构是在电磁扰动传感器的下侧设置有用于支撑其重力的定位底座，在电磁扰动传感器的上侧设置有水平调节装置，所述水平调节装置包括一个圆柱形外壳，在圆柱形外壳内底部中心设置有水平位置测试装置，在圆柱形外壳内顶部设置有可视观测水平装置，电缆线从圆柱形外壳上部引出；传感器拉绳固定在圆柱形外壳的吊环上；在圆柱形外壳上部圆周边缘，沿径向均匀分布有至少三根可沿径向伸缩的调节杆，每根调节杆的外末端设置有支撑脚，每根调节杆的内段分别通过调整机构与控制电机传动连接；可视观测水平装置用于观测水平位置测试装置，将观测到的实时信息经传输至地面设备，根据观测信息使各控制电机做正向或反向选择，从而是调节杆移动，最终调解电磁扰动传感器水平；其中，定位底座是在一个支撑立板的上端固定有斜平面板，在支撑立板下部一侧设置有可控展开支撑机构，利用承重拉绳将定位底座下井到合适的位置后，再利用控制拉绳使可控展开支撑机构处于展开状态，使定位底座固定在观测井内合适位置；在传感器的顶部或者水平调节装置的顶部固定一个吊环，利用传感器拉绳把电磁扰动传感器下至井中，传感器底座下端设置的下斜面与定位底座的上斜面板匹配贴合在一起，最终稳定后，电磁扰动传感器和水平调节装置的重力落在定位底座上；然后控制水平调节装置，使电磁扰动传感器尽量达到水平状态；电磁扰动传感器监测到的信号通过信号电缆线送至地面上的设备。

2.根据权利要求1所述的地震电磁扰动传感器的安装方法，其特征在于，在井口处砌一个水泥井台，并加水泥盖保护。

3.根据权利要求1所述的地震电磁扰动传感器的安装方法，其特征在于，所述可控展开支撑机构是在支撑立板的一侧通过销轴铰接一个支撑弹块，支撑弹块与支撑立板之间连接有使两者展开的弹簧，同时在支撑立板一侧设置有弹簧固定栓，弹簧固定栓末端设置有压板槽，压板槽内匹配套装有压板，所述控制拉绳连接在压板上，所述支撑弹块折叠时被压板覆盖。

4.根据权利要求1所述的地震电磁扰动传感器的安装方法，其特征在于，所述调整机构是在调节杆侧面设置有齿条，安装在圆柱形外壳的过渡转轴一端安装有齿轮，与齿条相啮合，过渡转轴另一端直接与控制电机转轴传动连接，或者通过锥齿轮与控制电机传动连接，或者通过减速器与控制电机传动连接；或者所述调整机构是在调节螺杆外侧套装一个仅能原地旋转的螺套，调节螺杆与螺套通过螺纹连接，设置有防止调节螺杆旋转的定位结构，螺套与控制电机传动连接。

5.一种地震电磁扰动传感器的安装结构，包括磁传感器、与磁传感器连接的电缆线和拉绳，其特征在于，还设置有用于支撑磁传感器重力的定位底座和调节磁传感器保持水平的水平调节装置，所述水平调节装置包括一个圆柱形外壳，在圆柱形外壳内底部中心设置有水平位置测试装置，在圆柱形外壳内顶部设置有可视观测水平装置，电缆线从圆柱形外壳上部引出；拉绳固定在圆柱形外壳的吊环上；在圆柱形外壳上部圆周边缘，沿径向均匀分布有至少三根可沿径向伸缩的调节杆，每根调节杆的外末端设置有支撑脚，每根调节杆的内段分别通过调整机构与控制电机传动连接；所述定位底座是在支撑立板的上侧固定有斜平面板，在支撑立板下部一侧设置有可控展开支撑机构，所述定位底座连接有承重拉绳，可控展开支撑机构连接有控制拉绳；在所述磁传感器底部设置有传感器底座，该传感器底座是一个含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撑块，该传感器底座的下斜面与所述定位底座的上斜面板匹配贴合在一起。

6.根据权利要求5所述的地震电磁扰动传感器的安装结构，其特征在于，所述可控展开支撑机构是在支撑立板的一侧通过销轴铰接一个支撑弹块，支撑弹块与支撑立板之间连接有使两者展开的弹簧，同时在支撑立板一侧设置有弹簧固定栓，弹簧固定栓末端设置有压板槽，压板槽内匹配套装有压板，所述控制拉绳连接在压板上，所述支撑弹块折叠时被压板覆盖。

7.根据权利要求5所述的地震电磁扰动传感器的安装结构，其特征在于，所述调整机构是在调节杆侧面设置有齿条，安装在圆柱形外壳的过渡转轴一端安装有齿轮，与齿条相啮合，过渡转轴另一端直接与控制电机转轴传动连接，或者通过锥齿轮与控制电机传动连接，或者通过减速器与控制电机传动连接。

8.根据权利要求5所述的地震电磁扰动传感器的安装结构，其特征在于，所述调整机构是在调节螺杆外侧套装一个仅能原地旋转的螺套，调节螺杆与螺套通过螺纹连接，设置有防止调节螺杆旋转的定位结构，螺套与控制电机传动连接。