CN105510994B - 宽频带地震计的大行程调零系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种宽频带地震计的大行程调零系统，包括：零位检测及控制电路、动力单元、传动机构，地震计的摆体与框架相枢接，零位检测及控制电路包括用于检测地震计零位状态的电容位移检测单元，零位检测及控制电路的信号输出端与动力单元的控制端相连接，动力单元的输出端通过传动机构与摆体相连接；当电容位移检测单元检测到地震计处于非零位状态时，零位检测及控制电路控制动力单元动作，动力单元通过传动机构驱动摆体相对框架转动，而将地震计调整至零位。本发明采用整体姿态调整的方式，通过动力单元驱动传动机构调整摆体的位置，将地震计调至零位，扩大了零位调节范围，提高了地震计的工作环境适应性，降低了仪器的安装难度。

Description

宽频带地震计的大行程调零系统

技术领域

本发明涉及一种地震计的调零机构，特别是涉及一种宽频带地震计的大行程调零系统。

背景技术

地震计是地震观测领域的常用仪器，其主要包括东西向、南北向、垂直向三个分向的地震计及用于将地面运动转换为电信号的电路结构，可实现对地面震动信号的检测。

地震计工作之前需要先调零使其处于正常的工作状态。现有的地震计，其传统的调零方法是，先手动调节地震计外壳的底角螺丝，将水平泡调至居中的位置，然后微调配重的质心位置或片簧的拉力将地震计调至零位。这种调零方法可调范围小(0.1度左右)，因而对地震计的工作环境要求苛刻，安装难度大，台站工作人员安装调试地震计的工作难度较大。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种宽频带地震计的大行程调零系统，通过动力单元驱动传动机构调整摆体的位置，将地震计调至零位，不仅实现了自动化调零过程，且增大了零位调节范围，降低了地震计的工作环境要求，降低了安装难度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种宽频带地震计的大行程调零系统，该宽频带地震计包括摆体、框架，零位检测及控制电路、动力单元、传动机构，

该摆体与框架相枢接，

该零位检测及控制电路包括用于检测地震计零位状态的电容位移检测单元，该零位检测及控制电路的信号输出端与该动力单元的控制端相连接，该动力单元的输出端通过该传动机构与该摆体相连接；

当该电容位移检测单元检测到地震计处于非零位状态时，该零位检测及控制电路控制该动力单元动作，该动力单元通过该传动机构驱动该摆体相对该框架转动，而将地震计调整至零位。

进一步的，

所述传动机构包括蜗杆、涡轮、调零推杆及调零拨叉，该涡轮与调零推杆 通过内螺纹齿合，所述摆体上开有用于容设部分该调零拨叉的凹槽，该调零推杆的端部与该调零拨叉的端部相枢接，所述动力单元依次通过该蜗杆、涡轮、调零推杆、调零拨叉驱动所述摆体转动。

于所述摆体与框架之间的接触面，设置摩擦面及相应的石英玻璃摩擦块。

所述摆体包括摆体支架和摆锤，该摆体支架的底部通过十字簧片与该摆锤相连接，该摆锤上设有第一电容动板、第二电容动板，该摆体支架上设有电容定板，所述电容位移检测单元通过检测该电容定板与第一电容动板间的电容值C1及该电容定板与第二电容动板间的电容值C2，判断地震计是否处于零位状态。

当所述电容位移检测单元检测到C1≠C2时，所述零位检测及控制电路控制所述动力单元动作，通过调整所述摆体的位置，调整所述电容定板在所述第一电容动板、第二电容动板之间的位置，当所述电容位移检测单元检测到C1＝C2时，所述零位检测及控制电路控制所述动力单元停止动作。

所述摆体与框架之间的第一接触面设置两个方形摩擦面及相应的两个石英玻璃摩擦块，第二接触面设置一个方形摩擦面及相应的石英玻璃摩擦块。

所述宽频带地震计整体安装于石英材质的基准底面板上，且整体安装于密封壳体中，所述动力单元与传动机构通过安装板固定于所述框架上，所述零位检测及控制电路设置于电路板上，该电路板固定安装于该安装板上方。

本发明的优点在于：

1、采用整体姿态调整的方式，通过动力单元驱动传动机构调整摆体的位置，将地震计调至零位，实现了自动化调零过程；

2、零位调节范围可达到±5°，提高了地震计的工作环境适应性，大大降低了仪器的安装难度，适于广泛推广应用；

3、摆体支架及框架相接触的相应位置设置摩擦面及石英玻璃摩擦块，能够减小迟滞，提高耦合刚性，使地震计更真实准确地记录地面运动。

附图说明

图1是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之一，安装有调零拨叉，摆体的倾斜角度为+5度。

图2是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之二，未安装调零拨叉，摆体的倾斜角度为+5度，示出调零机构的剖面结构。

图3是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之三，安装有调零拨叉，摆体的倾斜角度为-5度。

图4是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之四，未安装调零拨叉，摆体的倾斜角度为-5度，示出调零机构的剖面结构。

图5是本发明的宽频带地震计的俯视图。

图6是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之五，示出安装于基准底面板的状态。

图7是本发明的宽频带地震计的整体结构示意图之六，示出安装于基准底面板上及密封壳体中的状态。

图8是本发明的其中一个分向地震计摆体的左视剖面图。

图9是本发明的一个分向地震计摆体的结构示意图。

图10是图9所示地震计摆体的摆体支架的结构示意图。

图11是图9所示地震计摆体的摆锤的结构示意图。

图12是图9所示地震计摆体的摆锤的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1-4、8、9所示，本发明公开的宽频带地震计，包括垂直向、东西向、南北向共三个分向的地震计摆体，地震计摆体通过框架2、固定螺钉3固定于基准底面板4上，每个地震计摆体均包括摆锤7和摆体支架1，摆体支架1通过旋转轴5枢接于框架2上而可相对框架2转动，摆体支架1底部通过十字簧片6与摆锤7相连接，地震计通过摆锤7绕十字簧片6的自由运动感知地面运动。

本发明公开的宽频带地震计的大行程调零系统，包括零位检测及控制电路、调零电机8、传动机构等，调零电机8的输出轴通过传动机构与摆体支架1相连接，零位检测及控制电路的信号输出端与调零电机8的控制端相连接，零位检测及控制电路用于检测地震计的零位状态，当地震计处于非零位状态时，零位检测及控制电路控制调零电机8动作，经传动机构驱动摆体支架转动，通过调整摆体支架的位置将地震计调整至零位状态。具体的说，

如图1-7所示，传动机构包括蜗杆9、涡轮10、调零推杆11及调零拨叉12，涡轮10与调零推杆11通过内螺纹齿合，摆体支架1两侧(摆体支架1与框架2相接触的两侧)的上端开有用于容设部分调零拨叉12的凹槽21，调零推杆11的端部与调零拨叉12的端部(未容设于凹槽21的一端)通过螺钉枢接；调零电机8的输出轴转动，驱动蜗杆9、涡轮10转动，调零推杆11沿其延伸方向作前后直线运动，调零拨叉12随调零推杆11的前后运动而前后移动， 带动摆体支架1绕旋转轴5相对框架2转动，达到整体调整地震计的工作姿态的目的。

如图9-12所示，摆锤7上设有第一电容动板13、第二电容动板14，摆体支架1上设有电容定板15，当地震计处于零位状态时，电容定板与第一电容动板、第二电容动板三者之间相互平行，且电容定板到第一电容动板的距离等于电容定板到第二电容动板的距离，即电容定板与第一电容动板间的电容值(C1)与电容定板与第二电容动板间的电容值(C2)相等；

零位检测及控制电路包括用于检测地震计零位状态的电容位移检测单元，该电容位移检测单元用于检测电容定板与第一电容动板间的电容值C1、电容定板与第二电容动板间的电容值C2，当C1≠C2时，零位检测及控制电路控制调零电机8动作，通过调整摆体支架1的位置，调整电容定板在第一电容动板、第二电容动板之间的位置，调整过程中，当电容位移检测单元检测到C1＝C2时，零位检测及控制电路控制调零电机停止动作，完成地震计的调零过程，地震计处于正常的工作状态。

如图8所示，于摆体支架1与框架2之间的接触面，摆体支架及框架上相应的位置凹设有用于容设石英玻璃摩擦块的摩擦面。于具体实施例中，为增加摩擦面积、便于调节预紧力，摆体支架1与框架2相接触的一个接触面设置两个方形摩擦面16及相应的两个石英玻璃摩擦块17，摆体支架1与框架2相接触的另一个接触面，于旋转轴5位置设置一个方形摩擦面16及相应的石英玻璃摩擦块17，通过三个石英玻璃摩擦块实现地震计摆体与地面耦合的刚性连接，使地震计能够真实准确地记录地面运动。

如图7、8所示，宽频带地震计整体安装于石英材质的基准底面板4上，且整体安装于密封壳体22中，调零机构通过安装板18固定于框架2上，电路板19通过固定螺钉20固定于安装板18上方，电路板19上设置有零位检测及控制电路，以及用于检测、处理地面震动信号的电路单元。

本发明的宽频带地震计的大行程调零系统，采用整体姿态调整的方式，即通过动力单元驱动传动机构调整摆体的位置，达到地震计调零的目的，不仅实现了自动化调零过程；且地面倾斜角大于5度均可调零，远大于现有的超宽频带地震计的调零范围，进而提高了地震计的工作环境适应性，大大降低了仪器的安装难度，特别适于广泛推广应用，尤其适合长周期宽频带地震计的调零应用。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技 术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.宽频带地震计的大行程调零系统，该宽频带地震计包括摆体、框架，其特征在于，系统包括：零位检测及控制电路、动力单元、传动机构；

该摆体与框架相枢接，该摆体包括摆锤和摆体支架，该摆体支架通过旋转轴枢接于该框架上而可相对该框架转动，该摆体支架底部通过十字簧片与该摆锤相连接，该摆锤上设有第一电容动板、第二电容动板，该摆体支架上设有电容定板；

该零位检测及控制电路包括用于检测地震计零位状态的电容位移检测单元，该零位检测及控制电路的信号输出端与该动力单元的控制端相连接，该动力单元的输出端通过该传动机构与该摆体支架相连接；

当该电容位移检测单元检测到地震计处于非零位状态时，该零位检测及控制电路控制该动力单元动作，该动力单元通过该传动机构驱动该摆体支架绕该旋转轴相对该框架转动，以整体姿态调整方式将地震计调整至零位；

所述传动机构包括蜗杆、涡轮、调零推杆及调零拨叉，该涡轮与调零推杆通过内螺纹齿合，所述摆体上开有用于容设部分该调零拨叉的凹槽，该调零推杆的端部与该调零拨叉的端部相枢接，所述动力单元依次通过该蜗杆、涡轮、调零推杆、调零拨叉驱动所述摆体转动；

所述摆体与框架之间的第一接触面设置两个方形摩擦面及相应的两个石英玻璃摩擦块，第二接触面设置一个方形摩擦面及相应的石英玻璃摩擦块。

2.根据权利要求1所述的宽频带地震计的大行程调零系统，其特征在于，所述电容位移检测单元通过检测该电容定板与第一电容动板间的电容值C1及该电容定板与第二电容动板间的电容值C2，判断地震计是否处于零位状态。

3.根据权利要求2所述的宽频带地震计的大行程调零系统，其特征在于，当所述电容位移检测单元检测到C1≠C2时，所述零位检测及控制电路控制所述动力单元动作，通过调整所述摆体的位置，调整所述电容定板在所述第一电容动板、第二电容动板之间的位置，当所述电容位移检测单元检测到C1＝C2时，所述零位检测及控制电路控制所述动力单元停止动作。

4.根据权利要求1所述的宽频带地震计的大行程调零系统，其特征在于，所述宽频带地震计整体安装于石英材质的基准底面板上，且整体安装于密封壳体中，所述动力单元与传动机构通过安装板固定于所述框架上，所述零位检测及控制电路设置于电路板上，该电路板固定安装于该安装板上方。