CN106707343A - 一种漫游式海洋地震仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种漫游式海洋地震仪。本发明包括浮球、传感及通讯定位模块、能源模块、低功耗智能控制模块、浮力调节模块。能源模块和低功耗智能控制模块设置在浮球内部；能源模块为其他模块提供动力；低功耗智能控制模块负责处理传感及通讯定位模块所接受的外部信息；传感及通讯定位模块设置在浮球顶部，浮力调节模块设置在浮球底部。本发明不同于传统的固定式陆地地震台站和坐底式海底地震仪，而是悬浮在海水中，并随着洋流作浮游运动，不仅可以长时间记录地震传达的信息，而且可以记录不同地点接收到的地震信号。可以形成覆盖较大海洋面积的地震台网，解决了海洋没有地震台网的难题，特别适合对较大面积海域开展层析成像及海洋地震观测。
Description
技术领域
本发明涉及一种可以于海洋中使用的地震仪，具体涉及一种漫游式海洋地震仪。
背景技术
海洋地震监测是地球构造、活动与过程研究最重要的手段，开展对海洋地震进行大范围、长期，具有高时空覆盖率的监测，对于揭示地球构造、活动与过程具有重要科学意义。对于地球的许多认识均来源于由地震产生的经地球内部传播到达地表并被观测到的地震波。地震波方法是至今为止地球构造、活动与过程研究最常用也最为有效的方法。通过布设大量的地震台网，对地球内部结构的研究已经取得了很大的成绩，但一些地方一些问题仍存在不同或矛盾的认识，特别是全球性地震3D层析成像的结果。现代数字化宽频地震仪为我们研究更精细的更深层的地球结构提供了可能。目前世界已经布设了大量的数字化宽频地震台网，问题是分布不均匀，且主要集中于陆地，占地球60％的海洋没有地震台站对地球进行观测，特别是南半球，这对于全球规模的构造和结构研究带来了困难。如何在全球性海域进行大面积的地震监测是全球性地震研究的发展前沿，是全面、深入了解地球结构的重要科学问题，也是一项重要的技术问题。因此急需补充海洋地震监测设备以对被海洋覆盖的地域进行地球活动观测。
除了海洋石油工业采用的电缆地震以浅水沉积层为目标以外，目前地球结构研究最常见的海洋地震方法是用海底地震仪，但由于海底地震仪的布放和回收技术要求和成本较高，往往只用于短时间内开展的人工源地震试验。另外宽频带海底地震仪也可以进行天然地震监测，但其在海底工作时间难于超过1年，而且由于其是定点观测、数量有限，远远不能满足海域大面积地震台网的观测要求。
因此目前尚未具有布放和回收简单、成本低等优点的海洋地震监测设备以用于海洋大范围的天然地震监测及全球性地震层析成像数据的采集。
发明内容
针对以上现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种漫游式海洋地震仪。
本发明包括浮球、传感及通讯定位模块、能源模块、低功耗智能控制模块、浮力调节模块；所述的能源模块和低功耗智能控制模块设置在浮球内部；传感及通讯定位模块设置在浮球顶部，浮力调节模块设置在浮球底部。
所述的传感及通讯定位模块，包括依星通讯件、水听器、传感器连接件、底部连接件。传感器连接件上表面开有两个螺纹孔，依星通讯件和水听器下部有螺纹，三者通过螺纹紧固配合安装；底部连接件的一端开有螺纹孔，与传感器连接件通过螺栓连接；
所述的浮球，包括浮球罩、浮球连接环、浮球顶部水密接插件、浮球底部油管水密接口；浮球罩由上下两半球部分组成，每部分开口边缘设置有浮球连接环，浮球罩与浮球连接环一体浇筑，浮球连接环上有密封圈，沿浮球连接环均匀设置有螺纹孔；浮球罩由上下两半球通过螺栓连接，并在密封圈的密封作用下形成内部密封腔，以布置能源模块和低功耗智能控制模块。浮球罩上下两半球部分弧顶设置有螺纹孔，浮球顶部水密接插件和浮球底部油管水密接口通过螺纹分别设置在浮球罩的上半球顶部和下半球底部；浮球顶部水密接插件、浮球底部油管水密接口通过密封圈密封，进一步保证了浮球的密封状态。
传感及通讯定位模块与浮球的连接关系为：底部连接件的另一端与浮球顶部水密接插件连接，浮球顶部水密接插件为母座，底部连接件为公座，二者插固。
所述的能源模块包括：电源转换模块、电池组、电池组座；低功耗智能控制模块包括：驱动模块、继电器组。此外，内部还设有：温盐深仪、上固定板、内部安装板。温盐深仪的底端通过螺栓与上固定板连接，顶端与传感及通讯定位模块连接；内部安装板为中部开有矩形孔，圆周带有缺口的圆形板，外径与浮球内径相同，使得内部安装板卡在浮球内中部，并稳固于浮球内部不晃动；电源转换模块、驱动模块、继电器组通过螺栓固定在内部安装板上；电池组座通过螺栓固定在内部安装板上；电池组位于电池组座上相应额孔内，通过胶水固定在其上。
所述的浮力调节模块，包括液压泵动力机构、浮力调节器、出油管、油囊。液压泵动力机构和浮力调节器设置在浮球内；浮力调节器位于浮球内部安装板中央开有的矩形孔位置，并通过钢箍箍紧在内部安装板上；液压泵动力机构通过螺栓连设置固定在浮力调节器的下部，通过齿轮传递动力到液压调节器。出油管的一端设置在浮力调节器上，出油管的另一端通过浮球底部油管水密接口引出到浮球外部与油囊通过螺纹配合连接。在油管水密接口、出油管与油囊连接处通过密封圈密封防止漏油。
所述的水听器采用油浸式耐压结构与聚氨酯密封以确保大深度、高灵敏度、甚低频特性。
所述的油囊为弹性材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该发明不同于传统的固定式陆地地震台站和坐底式海底地震仪，而是悬浮在海水中，并随着洋流作浮游运动，不仅可以长时间记录地震传达的信息，而且可以记录不同地点接收到的地震信号。由此可以形成覆盖较大海洋面积(不断移动、不断变形)的地震台网，解决了海洋(除岛屿外)没有地震台网的难题，特别适合对较大面积海域开展层析成像及海洋地震观测。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2和3为浮球的外部结构示意图；
图4和5为浮球的内部结构示意图；
图6为图5中内部安装板的结构示意图；
图7为浮力调节模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步的详细描述：
一种漫游式海洋地震仪，包括浮球、传感及通讯定位模块、能源模块、低功耗智能控制模块、浮力调节模块。能源模块和低功耗智能控制模块设置在浮球内部；能源模块为其他模块提供动力；低功耗智能控制模块负责处理传感及通讯定位模块所接受的外部信息；传感及通讯定位模块设置在浮球顶部，浮力调节模块设置在浮球底部。
如图1所示，传感及通讯定位模块，包括依星通讯件1.1、水听器1.2、传感器连接件1.3、底部连接件1.4。传感器连接件1.3上表面开有两个螺纹孔，依星通讯件1.1和水听器1.2下部有螺纹，三者通过螺纹紧固配合安装；底部连接件1.4的一端开有螺纹孔，与传感器连接件1.3通过螺栓连接；水听器1.2采用油浸式耐压结构与聚氨酯密封以确保大深度、高灵敏度、甚低频特性。
如图1、2和3所示浮球，包括浮球罩2.1、浮球连接环2.2、浮球顶部水密接插件2.3、浮球底部油管水密接口2.4；浮球罩2.1由上下两半球部分组成，每部分开口边缘设置有浮球连接环2.2，浮球罩2.1与浮球连接环2.2一体浇筑，浮球连接环2.2上有密封圈，沿浮球连接环2.2均匀设置有螺纹孔；浮球罩2.1由上下两半球通过螺栓连接，并在密封圈的密封作用下形成内部密封腔，以布置能源模块和低功耗智能控制模块。浮球罩上下两半球部分弧顶设置有螺纹孔，浮球顶部水密接插件2.3和浮球底部油管水密接口2.4通过螺纹分别设置在浮球罩的上半球顶部和下半球底部；浮球顶部水密接插件2.3、浮球底部油管水密接口2.4通过密封圈密封，进一步保证了浮球的密封状态。
传感及通讯定位模块与浮球的连接关系为：底部连接件1.4的另一端与浮球顶部水密接插件2.3连接，浮球顶部水密接插件2.3为母座，底部连接件1.4为公座，二者插固。
设置于浮球内部的部分如图4和5所示，包括能源模块和低功耗智能控制模块。能源模块包括：电源转换模块6、电池组9、电池组座10；低功耗智能控制模块包括：驱动模块7、继电器组8。此外，内部还设有：温盐深仪4、上固定板5、内部安装板14。温盐深仪4的底端通过螺栓与上固定板5连接，顶端与传感及通讯定位模块连接；如图6所示，内部安装板14为中部开有矩形孔，圆周带有缺口的圆形板，外径与浮球内径相同，使得内部安装板14卡在浮球内中部，并稳固于浮球内部不晃动；电源转换模块6、驱动模块7、继电器组8通过螺栓固定在内部安装板14上；电池组座10通过螺栓固定在内部安装板14上；电池组9位于电池组座10上相应额孔内，通过胶水固定在其上。
如图4、5和7所示，浮力调节模块，包括液压泵动力机构12、浮力调节器13、出油管11、油囊3。液压泵动力机构12和浮力调节器13设置在浮球内；浮力调节器13位于浮球内部安装板14中央开有的矩形孔位置，并通过钢箍箍紧在内部安装板14上；液压泵动力机构12通过螺栓连设置固定在浮力调节器13的下部，通过齿轮传递动力到液压调节器13。出油管11的一端设置在浮力调节器13上，出油管11的另一端通过浮球底部油管水密接口2.4引出到浮球外部与油囊3通过螺纹配合连接。在油管水密接口2.4、出油管11与油囊3连接处通过密封圈密封防止漏油。油囊3为弹性材料。
本发明的工作过程如下：
当检测到地震波信号后，水听器将信号通过导线经由浮球顶部水密接插件传到浮球内部的低功耗智能控制模块，而后低功耗智能控制模块将信号转换后通过导线，经由浮球顶部水密接插件传到依星通讯件，将信号发出。经由卫星，由地面控制平台接收。
地面控制台发出控制信号，经卫星由依星通讯件接收并传入浮球内部的低功耗智能控制模块组后，控制电路控制液压泵动力机构上的步进电机工作，并将动力通过齿轮传动传递到浮力调节器，浮力调节器通过油管将油吸入或挤压，从而控制油囊的大小，实现浮力大小的调节，进而实现设备整体的上浮或下潜。
需说明以下几点：
首先由于该设备整体结构复杂，其涉及水声通讯技术、传感器技术等复杂技术层面。而该发明则着重介绍其采样机构部分的机械结构和技术实现方式，因此该设备上通讯部分、控制部分及传感部分未多做说明或图纸示意。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同，或采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种漫游式海洋地震仪，包括浮球、传感及通讯定位模块、能源模块、低功耗智能控制模块、浮力调节模块；其特征在于：所述的能源模块和低功耗智能控制模块设置在浮球内部；传感及通讯定位模块设置在浮球顶部，浮力调节模块设置在浮球底部；
所述的传感及通讯定位模块，包括依星通讯件(1.1)、水听器(1.2)、传感器连接件(1.3)、底部连接件(1.4)；传感器连接件(1.3上表面开有两个螺纹孔，依星通讯件(1.1)和水听器(1.2)下部有螺纹，三者通过螺纹紧固配合安装；底部连接件(1.4)的一端开有螺纹孔，与传感器连接件(1.3)通过螺栓连接；
所述的浮球，包括浮球罩(2.1)、浮球连接环(2.2)、浮球顶部水密接插件(2.3)、浮球底部油管水密接口(2.4)；浮球罩(2.1)由上下两半球部分组成，每部分开口边缘设置有浮球连接环(2.2)，浮球罩(2.1)与浮球连接环(2.2)一体浇筑，浮球连接环(2.2)上有密封圈，沿浮球连接环(2.2)均匀设置有螺纹孔；浮球罩(2.1)由上下两半球通过螺栓连接，并在密封圈的密封作用下形成内部密封腔，以布置能源模块和低功耗智能控制模块；浮球罩上下两半球部分弧顶设置有螺纹孔，浮球顶部水密接插件(2.3)和浮球底部油管水密接口(2.4)通过螺纹分别设置在浮球罩的上半球顶部和下半球底部；浮球顶部水密接插件(2.3、浮球底部油管水密接口(2.4)通过密封圈密封，进一步保证了浮球的密封状态；
传感及通讯定位模块与浮球的连接关系为：底部连接件(1.4)的另一端与浮球顶部水密接插件(2.3)连接，浮球顶部水密接插件(2.3)为母座，底部连接件(1.4)为公座，二者插固；
所述的能源模块包括：电源转换模块(6)、电池组(9)、电池组座(10)；低功耗智能控制模块包括：驱动模块(7)、继电器组(8)；此外，内部还设有：温盐深仪(4)、上固定板(5)、内部安装板(14)；温盐深仪(4)的底端通过螺栓与上固定板(5)连接，顶端与传感及通讯定位模块连接；内部安装板(14)为中部开有矩形孔，圆周带有缺口的圆形板，外径与浮球内径相同，使得内部安装板(14)卡在浮球内中部，并稳固于浮球内部不晃动；电源转换模块(6)、驱动模块(7)、继电器组(8)通过螺栓固定在内部安装板(14)上；电池组座(10)通过螺栓固定在内部安装板(14)上；电池组(9)位于电池组座(10)上相应额孔内，通过胶水固定在其上；
所述的浮力调节模块，包括液压泵动力机构(12)、浮力调节器(13)、出油管(11)、油囊(3)；液压泵动力机构(12)和浮力调节器(13)设置在浮球内；浮力调节器(13)位于浮球内部安装板(14)中央开有的矩形孔位置，并通过钢箍箍紧在内部安装板(14)上；液压泵动力机构(12)通过螺栓连设置固定在浮力调节器(13)的下部，通过齿轮传递动力到液压调节器(13)；出油管(11)的一端设置在浮力调节器(13)上，出油管(11)的另一端通过浮球底部油管水密接口(2.4)引出到浮球外部与油囊3通过螺纹配合连接；在油管水密接口(2.4)、出油管(11)与油囊(3)连接处通过密封圈密封防止漏油。
2.如权利要求1所述的一种漫游式海洋地震仪，其特征在于：所述的水听器(1.2)采用油浸式耐压结构与聚氨酯密封以确保大深度、高灵敏度、甚低频特性。
3.如权利要求1所述的一种漫游式海洋地震仪，其特征在于：所述的油囊(3)为弹性材料。
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