CN108594291A - 一种海底地震仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地震仪技术领域，公开了一种海底地震仪。海底地震仪包括安装架本体和地震计模块。所述安装架本体包括底座和与底座一体连接的地震计支架，所述地震计支架上设有第一安装板，所述第一安装板上连接有电磁释放器，所述电磁释放器与地震仪控制器电连接；所述地震计模块上设有与电磁释放器匹配连接的衔铁。本发明提供的海底地震仪，地震计模块与地震仪采用分体式结构，地震仪上设置电磁释放器单独释放地震计模块，海底底流对地震仪本体的影响不会传导给地震计模块，减少了地震计模块的摇摆噪音，还使得地震计模块单独与海底地面充分接触，提高了地震计采集地面信号的精确度。

Description

一种海底地震仪

技术领域

本发明涉及地震仪技术领域，尤其涉及一种海底地震仪。

背景技术

海底地震仪在研究地壳运动、资源勘探开发、地球内部结构成像、海底动力学过程监测等领域应用广泛。地震计是海底地震仪最关键的传感器，用于记录地面振动信号。根据地震观测频带的不同，可以将地震计分为：宽频带地震计、短周期地震计等。宽频带地震计通常用于观测主动源(天然地震)产生的振动，短周期地震计则更利于被动源(人工震源)的观测。

目前，海底地震仪主要采用一体式结构，一体式结构即地震计与仪器本体集成为一体，结构紧凑，且方便仪器的投放与回收。但是地震计不能与海底地面更充分地接触，地震计与海底地面的耦合度低，并且海底底流对地震计也会产生一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底地震仪，地震计与地震仪本体分体连接，使地震计与海底地面充分接触，提高了地震计采集地面信号的精确度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海底地震仪，包括：

安装架本体，所述安装架本体包括底座和与底座一体连接的地震计支架，所述地震计支架上设有第一安装板，所述第一安装板上连接有电磁释放器，所述电磁释放器与地震仪控制器电连接；

地震计模块，所述地震计模块上设有与所述电磁释放器匹配连接的衔铁。

作为优选技术方案，所述电磁释放器包括铁芯，所述铁芯的一侧设有铜线圈，所述铁芯上设有用于将所述铜线圈与所述地震仪控制器连接的水密接头。

作为优选技术方案，所述地震计模块的底部连接有耦合底座，所述耦合底座包括底板和多个与所述底板连接的脚架，所述脚架上设有与所述底板连接的连接部以及与海底地面接触的支撑部，且相对于海底地面，所述连接部高于所述支撑部。

作为优选技术方案，所述安装架本体还包括与所述底座一体连接的吊臂和用于固定浮力块的浮力块支架，所述浮力块支架包括三根与所述底座垂直连接的支撑管，其中两根所述支撑管置于所述吊臂的两侧，且与所述吊臂间隔设置，另一根所述支撑管与所述底座的一端连接，所述地震计支架设置在所述底座的另一端，所述吊臂设置于所述底座中部；

所述吊臂靠近所述底座的一端设有用于安装声学释放器和电子压力舱的第二安装板，三根所述支撑管远离所述底座的一端均设置第一连接件。

作为优选技术方案，所述浮力块包括浮力块本体和包覆于所述浮力块本体外侧的保护壳，所述浮力块围绕所述声学释放器和所述电子压力舱的外周设置，且所述浮力块通过第二连接件与所述第一连接件连接，将所述浮力块固定在所述底座上。

作为优选技术方案，所述第二安装板远离所述地震计支架的一侧安装所述电子压力舱，所述电子压力舱内设有所述地震仪控制器和电池包。

作为优选技术方案，所述第二安装板靠近所述地震计支架的一侧安装所述声学释放器，所述声学释放器的底部设有挂钩，所述挂钩上设有配重块，所述配重块置于所述底座的下方。

作为优选技术方案，所述地震计模块包括地震计本体和与所述地震计本体连接的调平锁紧装置，所述调平锁紧装置包括调平组件，其包括从内到外依次套设的三个平衡环，相邻两个平衡环之间铰接，相邻两个所述平衡环之间设有锁紧组件；

所述锁紧组件包括：

止动环和驱动单元，分别连接于相邻两个所述平衡环上；

刹车带，其一端连接于设有所述驱动单元的平衡环上，其另一端从所述止动环一侧的外周壁绕过并连接于所述驱动单元的输出端；

所述驱动单元能够驱动所述刹车带抱紧或松开所述止动环的外周壁使相邻两个所述平衡环能够相互锁紧或转动。

作为优选技术方案，所述驱动单元包括：

锁紧块，连接于与其对应的所述刹车带另一端；

偏心结构和电机，所述电机驱动所述偏心结构在第一极限位置和第二极限位置之间转动，并使所述偏心结构驱动所述锁紧块做直线运动；

所述偏心结构转动至所述第一极限位置时，所述锁紧块使所述刹车带抱紧所述止动环；所述偏心结构转动至所述第二极限位置时，所述锁紧块使刹车带完全松开所述止动环。

作为优选技术方案，所述海底地震仪还包括用于发射海底地震仪位置信号的无线电信标和频闪灯。

本发明的有益效果：本发明所述的海底地震仪中的地震计模块与地震仪采用分体式结构，地震仪上设置电磁释放器单独释放地震计模块，海底底流对地震仪本体的影响不会传导给地震计模块，减少了地震计模块的摇摆噪音，还使得地震计模块单独与海底地面充分接触，提高了地震计采集地面信号的精确度。

附图说明

图1是本发明实施例所述的海底地震仪整体结构示意图；

图2是本发明实施例所述的海底地震仪内部结构示意图；

图3是本发明实施例所述的海底地震仪剖面图；

图4是本发明实施例所述的安装架本体结构示意图；

图5是本发明实施例所述的地震仪自动调平锁紧装置第一视角的结构示意图；

图6是本发明实施例所述的地震仪自动调平锁紧装置第二视角的结构示意图；

图7是图6中I处的局部放大示意图；

图8是本发明实施例所述的锁紧组件的结构示意图；

图9是本发明实施例所述的地震仪自动调平锁紧装置的局部结构示意图；

图10是采用本发明所述的地震仪自动调平锁紧装置对地震仪自动调平的流程图；

图11是本发明实施例所述的地震计模块与海底地震仪连接的结构示意图；

图12是本发明实施例所述的电磁释放器立体结构示意图；

图13是本发明实施例所述的电磁释放器剖面图；

图14是本发明实施例所述的衔铁结构示意图；

图15是本发明实施例所述的衔铁与地震计模块连接结构示意图；

图16是本发明实施例所述的地震计耦合底座结构示意图；

图17是本发明实施例所述的底板结构示意图；

图18是本发明实施例所述的脚架结构示意图。

图中：

1、安装架本体；11、底座；12、地震计支架；13、吊臂；131、框架；132、吊杆；14、浮力块支架；141、支撑管；142、第一连接件；15、第一安装板；16、第二安装板；17、加强管；18、第三安装板；

2、地震计模块；21、调平组件；211、内平衡环；2111、凹槽；2112、导向柱；212、中间平衡环；213、外平衡环；22、锁紧组件；221、止动环；2211、第五安装孔；222、驱动单元；2221、锁紧块；2222、偏心结构；2223、电机；2224、第三固定块；223、刹车带；224、内转轴；2241、第一内转轴；2242、第二内转轴；2251、第一外转轴；2261、第一固定块；2262、第二固定块；227、电机固定座；23、地震计本体；24、电子罗盘；25、支撑杆；26、第二连接器；27、地震计外壳；

31、电磁释放器；311、铁芯；312、铜线圈；313、水密接头；314、密封圈；315、第一安装孔；32、衔铁；321、凸起；322、第二安装孔；

4、耦合底座；41、底板；411、第一连接面；412、第三安装孔；42、脚架；421、连接部；4211、第二连接面；422、支撑部；

5、浮力块；51、第二连接件；52、浮力块本体；53、保护壳；

6、电子压力舱；61、上端盖；62、第一连接器；63、压力舱密封圈；64、压力管；65、地震仪控制器；66、下端盖；67、电池包；

7、声学释放器；71、配重块；

8、无线电信标；9、频闪灯；10、外壳。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

如图1-3所示，本实施例提供了一种海底地震仪，包括安装架本体1和地震计模块2，用于检测海底地面的振动信号。所述安装架本体1包括底座11和与底座11一体连接的地震计支架12，所述地震计支架12上设有第一安装板15，所述第一安装板15上连接有电磁释放器31，所述电磁释放器31与地震仪控制器65电连接；所述地震计模块2上设有与电磁释放器31匹配连接的衔铁32。地震计模块2与地震仪分体式设计，避免了地震计模块2下降至水底单独撞击海底产生巨大的冲力进而造成损坏的问题，同时地震计模块2与海底地面能更好的耦合。

具体地，如图11-13所示，所述电磁释放器31固定在第一安装板15上，所述电磁释放器31包括铁芯311，所述铁芯311的一侧设有铜线圈312，所述铁芯311上设有用于将铜线圈312与地震仪控制器65连接的水密接头313；所述衔铁32固定在地震计模块2上，所述衔铁32与所述电磁释放器31匹配连接。

在本实施例中，铁芯311为圆柱形，与之配合连接的衔铁32为圆形盘状结构。铁芯311和衔铁32也可以设置为其它形状，在此不再叙述。

具体地，如图12所示，铁芯311的一侧面开有环形凹槽，环形凹槽内设有铜线圈312，且铜线圈312紧紧缠绕在环形凹槽的直径小的侧壁上，缠绕的铜线圈312的匝数越多，相应的产生的电磁吸力越大。为了使电磁释放器31成为一个实芯的整体，在铜线圈312与环形凹槽的直径大的侧壁之间填充有环氧树脂胶，实现了铜线圈312在水中的密封，从而实现电磁释放器31在深水乃至海水中的吸合与释放。同时电磁释放器31的厚度设置为25-40mm，优选30mm，电磁释放器31能够抵抗超过6000米水深的压力。铜线圈312与环形凹槽的直径大的侧壁之间填充的环氧树脂胶可以由其它橡胶代替实现电磁释放器一体化结构，在此不再叙述。

如图12和图13所示，在铁芯311的侧壁上开设螺纹孔，水密接头313螺纹连接于螺纹孔内，水密接头313上设有连接铜线圈312与地震仪控制器65的电线。水密接头313的材质可以为铜、不锈钢或钛合金，优选金属铜，提高了水密接头313的耐腐蚀性。如图3所示，在铁芯311的外侧壁且水密接头313与铁芯311的连接处设有密封圈314，密封圈314优选O型密封圈。密封圈314的设置使铁芯311的内部与外界环境隔绝，防止铁芯311内部被腐蚀。

如图13所示，在铁芯311远离铜线圈312的一端中部开设第一安装孔315，通过螺栓与第一安装孔315配合连接将铁芯311安装在地震仪上。

如图14所示，在本实施例中，衔铁32为圆形盘状结构，在衔铁32的边缘间隔设置多个凸起321，在电磁释放器31吸合衔铁32时，电磁释放器31置于多个凸起321与衔铁32围成的空间内侧，可以有效阻止衔铁32与电磁释放器31之间发生相对滑动，从而避免了电磁释放器31在吸合衔铁32时从侧面滑出而导致被吸合物体滑落，提高了地震仪的整体结构的可靠性。

在衔铁32上还开设有多个第二安装孔322，在本实施例中，如图15所示，第二安装孔322开设有三个，螺栓穿过第二安装孔322与地震计模块2上的支撑杆25连接，以实现衔铁32固定在地震计模块2上。电磁释放器31中的铜线圈312通电，电磁释放器31吸合衔铁32，实现地震计模块2与地震仪的连接；电磁释放器31中的铜线圈312断电，电磁释放器31释放衔铁32，地震计模块2被释放且与海底平面耦合。

在本实施例中，铁芯311和衔铁32的材质均为电工纯铁，电工纯铁的导磁性能好。为了防止铁芯311和衔铁32被腐蚀，在铁芯311和衔铁32的外侧壁均涂覆有防腐层。

使用电磁释放器31释放地震计模块2，可以实现地震计模块2的单独释放，且更加平稳、可靠地与海底平面耦合，提升地震仪的可靠性与数据记录的准确性。同时通过对固定在释放对象上的衔铁32的结构的设计，有效地防止了电磁释放器31在吸合过程中，由于意外从侧面滑出而导致被吸合物体滑落的现象，增加了地震仪的可靠性。

地震计模块2被释放后，为了使地震计模块2能很好的与海底地面耦合，且稳固的坐落于海底地面上，提高地震计模块2采集地面振动信号的精确度，在地震计模块2与海底地面接触的一端安装有耦合底座4。在本实施例中，如图16-18所示，耦合底座4包括底板41和多个与所述底板41连接的脚架42，所述脚架42上设有与所述底板41连接的连接部421以及与海底地面接触的支撑部422，且相对于海底地面，所述连接部421高于所述支撑部422设置在所述脚架42上。

如图16和图17所示，在本实施例中，底板41为三角形，底板41的每个角上沿底板41的厚度方向均开有第一连接面411，第一连接面411用于与脚架42的连接部421连接。为了减轻底座的重量，底板41的三个边分别设置为向底板41中心弯曲的弧形边。

在其它实施例中，底板41还可以为圆形，在底板41的外圆周上均匀间隔设置多个脚架42，优选设置三个脚架42，三个脚架42与海底地面良好接触，避免了任何一个脚架42悬空，确保地面振动准确的传给地震计模块2。

如图18所示，在本实施例中，脚架42为三角形，设定脚架42的一个角为第一角，即为与底板41连接的连接部421；设定脚架42的另一个角为第二角，即为与海底地面接触的支撑部422。第一角与第二角连接的边为弧形边，且弧形边朝向底板41中心弯曲，第一角与脚架42的第三个角连接的边为斜边，第二角与脚架42的第三个角连接的边为竖直边。为了使斜边和竖直边过度圆滑，设定第三个角的端部为圆弧形面。此外，脚架42不局限于三角形，还可以是其它结构形式，在此不再叙述。

在第一角沿脚架42的厚度方向设有第二连接面4211，第二连接面4211用于与底板41的第一连接面411连接。在本实施例中，第一连接面411与第二连接面4211贴合，通过焊接的方式将脚架42焊接在底板41上，加工成本低。在其它实施例中，脚架42也可以通过其它方式与底板41连接，还可以通过数控机床将底板41和脚架42加工成一个整体，做成一体式结构。

如图18所示，第二角与海底地面接触的表面设置为圆弧面，增大了与海底地面的接触面积，提高了地震计耦合底座4的稳定性。相对于海底地面，第一角要高于第二角设置在脚架42上，在地震计耦合底座4放置在海底地面上时，只有脚架42上的第二角与海底地面接触，将底板41支撑起来。

在本实施例中，底板41的中心位置开有第三安装孔412。如图2所示，地震计模块2放置在底板41上，螺栓穿过第三安装孔412将地震计模块2固定在底板41上，方便拆卸地震计模块2以及更换地震计耦合底座4。脚架42置于底板41安装有地震计模块2的一侧高于底板41的表面，对地震计模块2还起到了位置限定的作用。

由于本实施例中所述的地震仪为海底地震仪，需要将仪器放置到海里，为了有效防止地震计的耦合底座4被腐蚀，底板41和脚架42均由防腐材料制成，优选不锈钢材料。

本实施例提供的耦合底座4，安装在地震计模块2的底部用于与海底地面耦合，准确传导地面振动信号给地震计模块2。地震计的耦合底座4结构简单，利用三个脚架42将地震计模块2支撑起来，使整个地震计模块2能够保持平衡，稳固的坐落于海底地面上，提高了地震计模块2采集地面振动信号的精确度。底板41与脚架42焊接成一个整体，还增加了地震计的耦合底座4的结构强度。

如图4所示，所述安装架本体1还包括与所述底座11一体连接的吊臂13和浮力块支架14，所述浮力块支架14包括三根与所述底座11垂直连接的支撑管141，其中两根所述支撑管141置于所述吊臂13的两侧，且与所述吊臂13间隔设置，另一根所述支撑管141与所述底座11的一端连接，所述地震计支架12设置在所述底座11的另一端，所述吊臂13设置于所述底座11中部；所述吊臂13靠近所述底座11的一端设有用于安装声学释放器7和电子压力舱6的第二安装板16，三根所述支撑管141远离所述底座11的一端均设置所述第一连接件142。

具体地，底座11包括U型无缝管，U型无缝管的两端连接有无缝管，使底座11成为封闭的架体，封闭的架体内设有与架体形状一致的第三安装板18。第三安装板18上开有多个减重孔，在不影响安装架本体的结构强度的情况下，减轻安装架本体的整体重量。上述底座11还可以是其它结构形式，在此不再叙述。

在本实施例中，地震计支架12包括L型支架，L型支架由U型无缝管弯折形成L形，弯折后的U型无缝管的两端与底座11连接，使L型支架的竖直部与底座11的一端垂直连接，L型支架与底座11连接形成Z字型，在L型支架的水平部的架体内侧安装第一安装板15，第一安装板15用于安装电磁释放器31。

吊臂13安装在底座11的中部，吊臂13包括矩形的框架131，矩形的框架131与底座11垂直连接，且与L型支架的竖直部平行，矩形的框架131由无缝管焊接而成。在矩形的框架131内安装有与框架131相匹配的第二安装板16，矩形的框架131与底座11相对的一侧连接有弧形的吊杆132，在本实施例中，吊杆132为半圆形。吊臂13的上端设置成弧形，方便回收和起吊海底地震仪。

为了减轻安装架本体1的整体重量，在第二安装板16上开设多个孔用于减重。在第二安装板16的两个长边分别开设两个半圆形孔，第二安装板16的四个直角处分别开设四分之一圆孔，第二安装板16的中部沿长度方向由上至下依次开设三个长条孔。

如图3所示，第二安装板16用于安装声学释放器7和电子压力舱6，声学释放器7安装在第二安装板16靠近地震计支架12的一侧，电子压力舱6安装在与其相对的一侧。在本实施例中，第二安装板16上开设多个安装孔，声学释放器7和电子压力舱6分别通过U型夹固定在第二安装板16上，也可以采用螺栓穿过安装孔与声学释放器7或电子压力舱6连接，将声学释放器7或电子压力舱6固定在第二安装板16上。

由于声学释放器7上有挂钩，为了能将声学释放器7安装在第二安装板16上，在第三安装板18相应的位置开设能容纳挂钩穿过的矩形孔，挂钩上设有配重块71，配重块71置于底座11的下方。在需要回收海底地震仪时，通过声学释放器7发送释放命令，控制电机使得挂钩脱开，配重块71从海底地震仪上脱落，仪器浮力大于重力，地震仪顺利上升至水面回收。地震仪采用机械式的声学释放器7稳定可靠，配重块71释放时间短，提升了地震仪的回收效率。

如图3所示，电子压力舱6由上端盖61、压力管64和下端盖66组成一个封闭的舱体，用于隔绝深海巨大的压力。舱体内设有地震仪控制器65和电池包67，在本实施例中，电池包67为锂电池包，但是不局限于锂电池包。舱体外侧上端盖61上设有多个与地震仪控制器65电连接的第一连接器62，地震仪上的电磁释放器31、地震计模块2、声学释放器7等通过第一连接器62与地震仪控制器65电连接。电子压力舱6由钛合金、铝合金或不锈钢材质制成。

如图2所示，浮力块5包括浮力块本体52和包覆于所述浮力块本体52外侧的保护壳53，所述浮力块5围绕所述声学释放器7和所述电子压力舱6的外周设置，且所述浮力块5通过第二连接件51与所述第一连接件142连接，将所述浮力块5固定在所述底座11上。本实施例中的第一连接件142为螺母，第二连接件51为螺杆，螺杆的一端穿过浮力块5与螺母连接，将浮力块5固定在安装架本体1上，螺杆的另一端设有吊耳。此外，第一连接件142和第二连接件51不局限于上述结构，在此不再叙述。

在本实施例中，浮力块5采用耐压的合成泡沫制作而成，也可以采用空心玻璃微珠复合材料制成，用于给地震仪提供浮力，浮力块5的水平截面呈U形，包裹于声学释放器7和电子压力舱6的外侧，使得地震仪整体结构紧凑，同时采用复合人机工程学的设计，极大的方便了仪器的运输、投放与回收。

如图4所示，为了进一步加强安装架本体1的结构强度，在地震计支架12和吊臂13之间连接有加强管17。加强管17设置有两根，两根加强管17的一端分别与矩形的框架131的两个竖向侧边连接，两根加强管17的另一端分别与L型支架的两侧架体的拐角处连接。在本实施例中，加强管17为无缝管。

本实施例所述的海底地震仪安装架本体1能够将海底地震仪各个部件紧凑、可靠的安装在一起，海底地震仪安装架本体1的一体式的设计，方便了海底地震仪各个部件安装，同时做成一个整体，提升海底地震仪整体结构的可靠性。设置半圆形吊杆的吊臂13也极大方便了海底地震仪的起吊与回收。海底地震仪的安装架本体1整体采用无缝管，以及第二安装板16、第三安装板18轻量化的设计，使得整个海底地震仪安装架本体结构更加轻巧，焊接成一个整体，强度可靠。

如图3所示，地震计模块2包括还包括地震计外壳27以及设置在地震计外壳27内的地震计本体23和与所述地震计本体23连接的调平锁紧装置，地震计外壳27上设有与地震仪控制器连接的第二连接器26，地震计模块2采集的信号以及地震计本体23是否平衡的信号通过第二连接器26传输给地震仪控制器65。在地震计本体23外部安装地震计外壳27，能够很大程度隔绝海底洋流对地震计本体23的影响，极大降低摇摆噪音。

在本实施例中，所采用的地震计本体23的功耗不高于0.2w，地震仪的整体综合功耗不高于0.6w，确保了海底地震仪能够持续工作8个月以上。

具体地，如图5-9所示，调平锁紧装置包括调平组件21，其包括从内到外依次套设的三个平衡环，相邻两个平衡环之间铰接；相邻两个平衡环之间设有锁紧组件22，锁紧组件22包括止动环221、驱动单元222及刹车带223，止动环221、驱动单元222分别设于相邻两个平衡环上，刹车带223的一端连接于设有驱动单元222的平衡环上，其另一端从止动环221一侧的外周壁绕过并连接于驱动单元222的输出端；驱动单元222能够驱动刹车带223抱紧或松开止动环221的外周壁使相邻两个平衡环能够相互锁紧或转动。

在采用上述地震仪自动调平锁紧装置对地震计本体23进行调平时，在需要进行调平时，通过驱动单元222驱动刹车带223松开止动环221的外周壁使相邻两个平衡环能够相互转动，在地震技本体23的重力所产生的复原力矩的作用下，三个平衡环之间产生相对转动使得地震计本体23恢复水平状态，完成对地震计本体23的自动调平，之后通过驱动单元222能够驱动刹车带223抱紧止动环221的外周壁使相邻两个平衡环能够相互锁紧，实现对地震计本体23的自动锁紧，大大的提高了地震计本体23的调平效率以及调平时的便捷性。

三个平衡环分别为从内到外依次套设的内平衡环211、中间平衡环212和外平衡环213，内平衡环211套设于地震计本体23外且地震计本体23的重心低于内平衡环211的转动轴线所在的水平面，外平衡环213固定在地震计外壳27内侧。

其中，如图6所示，内平衡环211和中间平衡环212通过内转轴224连接，中间平衡环212和外平衡环213通过外转轴连接；内转轴224和外转轴相互垂直设置。

内转轴224包括第一内转轴2241和第二内转轴2242，第一内转轴2241、第二内转轴2242的一端均连接于内平衡环211，第一内转轴2241的另一端伸入中间平衡环212内并与中间平衡环212转动连接，中间平衡环212的内周壁设有一上述止动环221，第二内转轴2242的另一端转动连接于该止动环221。

具体的，内平衡环211外壁上设有两个间隔180度设置的凹槽2111，通过第一固定块2261将第一内转轴2241的一端夹设于其中一个上述凹槽2111内，第一固定块2261与内平衡环211通过紧固件连接，中间平衡环212内壁设有第四安装孔，第四安装孔内嵌设有第一轴承，第一内转轴2241的另一端置于第一轴承内。优选的，上述凹槽2111为V型槽，当然还可以选用U型槽。

如图7所示，中间平衡环212的内壁固设有止动环221，止动环221上开设有第五安装孔2211，第五安装孔2211内嵌设有第二轴承，第二内转轴2242的一端置于第二轴承内，另一端通过第二固定块2262夹设于另一上述凹槽2111内，第二固定块2262与内平衡环211通过紧固件连接；优选的，上述紧固件为螺钉。通过上述第一轴承和第二轴承实现内平衡环211和中间平衡环212之间的转动连接。

参照图6，外转轴包括第一外转轴2251和第二外转轴，第一外转轴2251、第二外转轴的一端均连接于外平衡环213，第一外转轴2251的另一端伸入中间平衡环212内并与中间平衡环212转动连接，中间平衡环212的外周壁设有一上述止动环221，第二外转轴的另一端转动连接于该止动环221。外转轴与外平衡环213、中间平衡环212的连接方式与内转轴224与内平衡环211、中间平衡环212相同，具体参照上述关于内转轴224与内平衡环211、中间平衡环212的具体连接，在此不再详细赘叙。

通过采用上述外转轴和内转轴224均直接与相应的平衡环连接，减少连接相邻两个平衡环所采用的结构件的数量，简化连接方式，节省安装空间。

本实施例中用于锁紧内平衡环211和中间平衡环212的锁紧组件22设于内平衡环211和中间平衡环212之间，用于锁紧外平衡环213和中间平衡环212的锁紧组件22设于外平衡环213和中间平衡环212之间，两个锁紧组件22的结构相同，在此以用于锁紧内平衡环211和中间平衡环212的锁紧组件22为例，对锁紧组件22的结构进行具体描述。

如图8和图9所示，上述驱动单元222包括锁紧块2221、偏心结构2222和电机2223，其中，内平衡环211外周壁设有电机固定座227，电机2223固定于电机固定座227，刹车带223的一端连接于电机固定座227，刹车带223的另一端连接于锁紧块2221；刹车带223呈U型且环绕止动环221设置。

内平衡环211上设有导向柱2112，锁紧块2221上设有导向孔，导向柱2112贯穿导向孔设置，优选的，导向孔的中心轴线平行于内平衡环211的中心轴线设置，通过上述设置使得锁紧块2221只能沿内平衡环211的中心轴线方向移动，继而通过锁紧块2221带动刹车带223动作，使得刹车带223抱紧或松开止动环221。

锁紧块2221上设有转动孔，偏心结构2222的一端插入转动孔内且另一端连接于电机2223，电机2223转动时能够带动偏心结构2222转动，使得偏心结构2222在转动的过程中驱动锁紧块2221做直线运动。通过对转动孔的结构进行限制，使得偏心结构2222只能在第一极限位置和第二极限位置之间转动，即对偏心结构2222的转动角度进行限定，偏心结构2222的具体转动角度根据实际需求设定，在此不再具体限定。

通过电机2223转动带动偏心结构2222转动，继而带动锁紧块2221能够作直线运动，所述偏心结构2222转动至所述第一极限位置时，所述锁紧块2221使所述刹车带223抱紧所述止动环221的外周壁，依靠刹车带223与止动环221之间的摩擦力，使得内平衡环211和中间平衡环212不能相互转动，此时内平衡环211和中间平衡环212相互锁紧；所述偏心结构2222转动至所述第二极限位置时，所述锁紧块2221使刹车带223完全松开所述止动环221的外周壁，即刹车带223与止动环221的外周壁不接触，此时内平衡环211和中间平衡环212可以相互转动，以便于在地震计本体23的重力所产生的复原力矩的作用下自动调平。

通过调整电机2223输出端的转动方向实现内平衡环211和中间平衡环212的相互锁紧或转动，本实施例中，电机2223输出端正向转动能够使偏心结构2222转动至所述第一极限位置，相应的电机2223输出端反向转动能够使偏心结构2222转动至所述第二极限位置。本实施例将顺时针方向规定为正向，则相应的反向则是逆时针方向；当然还可以将逆时针方向规定为正向，则相应的反向则是顺时针方向。

上述电机2223优选为12V直流无刷电机，当然电机2223的电压还可以是其它数值，电机2223的类型也可以根据需求选择，并不仅限于本实施例选择的12V直流无刷电机。

至于如何确认偏心结构2222已转动至第一极限位置或第二极限位置，在偏心结构2222运动到第一极限位置或第二极限位置后，由于转动孔的结构限制，使得偏心结构2222不能继续转动，此时电机2223将会堵转，电机2223内的电流增大，控制组件将会在确认电机2223内的电流增大时控制电机2223停止工作，使得偏心结构2222停留在当前位置。在偏心结构2222需要反向转动时，控制组件会控制电机2223反向转动，继而实现偏心结构2222的反向转动。

当然还可以采用在第一极限位置或第二极限位置设置限位开关的方式确认偏心结构2222是否已经转动至第一极限位置或第二极限位置，如在第一极限位置和第二极限位置设置连接于控制组件的微动开关，若是偏心结构2222转动至第一极限位置或第二极限位置时，微动开关闭合或断开，通过判断微动开关的状态变化，判断偏心结构2222是否运动到第一极限位置或第二极限位置。

上述偏心结构2222为凸轮或与电机2223输出端的中心轴线平行设置的偏心轴，还可以是其他偏心结构2222，只需通过偏心结构2222的转动能够带动锁紧块2221做直线运动即可。上述驱动单元222还可以采用其他能够实现锁紧块2221做直线运动的机构，如直线电机、气缸、油缸、电机丝杠等，在此不再一一详细描述。

由于用于锁紧外平衡环213和中间平衡环212的锁紧组件22的具体结构，与上述用于锁紧内平衡环211和中间平衡环212的锁紧组件22的具体结构大体相同，在此不再详细赘叙，具体参照上述用于锁紧内平衡环211和中间平衡环212的锁紧组件22的具体结构。

需要特别指出的是，本实施例中，外平衡环213内壁设有缺口，用于锁紧外平衡环213和中间平衡环212的锁紧组件22设于上述缺口内，，其驱动单元222和对应的止动环221沿外平衡环213的外壁周向分布，具体的，参照图9，外平衡环213内壁设有两个电机固定座227，电机2223的两端分别连接于两个电机固定座227，而刹车带223的一端连接于锁紧块2221，另一端绕过对应的止动环221并连接于设于外平衡环213内壁的第三固定块2224，止动环221位于第三固定块2224和锁紧块2221之间。用于锁紧内平衡环211和中间平衡环212的锁紧组件22的驱动单元222设于内平衡环211沿其中心轴线方向的一端，具体设于地震计本体23伸出长度较长的一侧，且上述驱动单222与对应的止动环221沿内平衡环211的轴线方向分布。通过上述设置能够使得整个调平锁紧装置的结构更为紧凑，减小上述调平锁紧装置的体积，节省地震计本体23安装时所占用的空间。

上述地震仪自动调平锁紧装置，还包括用于检测地震计本体23的倾斜角度的测量组件，与锁紧组件22、测量组件电连接的控制组件。其中测量组件设于地震计本体23的顶部，控制组件能够根据测量组件的测量信号控制锁紧组件22同时工作。优选的，上述测量组件为电子罗盘24，通过电子罗盘24测量地震计本体23的倾斜角度，倾斜角度指的是地震计本体23的当前重心的绝对坐标点与地震计本体23处于平衡位置时重心的绝对坐标点的连线和竖直垂线所成夹角。上述控制组件优选为微处理器，体积小，能够减小地震计自动调平锁紧装置的整体占用空间。

参照图10，采用本实施例地震计自动调平锁紧装置对地震计本体23自动调平时的具体流程如下：

S10、通过电子罗盘24检测地震计本体23的倾斜角度，并将测量信号发送给控制组件。

S20、控制组件比较测量信号对应的倾斜角度是否大于预设角度，若是，则执行S30；如否，则执行S40。

上述预设角度通常指的是±3°，但并不仅限于±3°，具体可以根据实际对测量精度的要求确定。

S30、控制组件控制两个锁紧组件22解锁，调平组件21工作，之后返回S10。

其中锁紧组件22解锁指的是电机2223反向转动，刹车带223松开止动环221，相邻两个止动环221之间能够相互转动。

由于地震计本体23的重心低于内平衡环211的转动轴线所在的水平面，锁紧组件22解锁后，若是地震计本体23发生倾斜，重力所产生的复原力矩将使中间平衡环212和内平衡环211分别沿着各自的转动轴线旋转，地震计本体23的复原力矩为矩大小为：mg×r×sin(θ)，其中mg为地震计本体23的重力，r为地震计本体23重心到内平衡环211的转动轴线的距离，θ为地震计本体23的倾斜角度，通过电子罗盘24测量得到。

S40、控制组件控制两个锁紧组件22锁紧。

锁紧组件22锁紧指的是电机2223正向转动，刹车带223抱紧止动环221，相邻两个止动环221之间不能够相互转动。

当地震计本体23恢复到水平状态时，复原力矩为零，地震计本体23将停止转动，电子罗盘24检测到地震计本体23的倾斜角度为零，控制组件控制两个锁紧组件22的电机2223同时工作，使得任意相邻两个平衡环之间均不能转动。

为了在保证地震计本体23能够准确的记录地震动的信息的同时减小功耗，采用每隔预设时间进行一次调平，预设时间通常指的是24小时，但并不仅限于24小时。

地震计本体23调平后，在受到外界微小的扰动时，依然会发生转动，使得地震计本体23所记录的地面微小震动的数据将不准确，必须对调平后的地震计本体23进行锁紧，使得地震计本体23处于水平状态，采用本实施例所述的地震技自动调平锁紧装置，地震计本体23的调平精度可以达到±0.5°以内，确保地震计本体23长时间保持水平，以便于地震计本体23能够准确的记录地震动的信息。

如图1所示，本实施例中所述的海底地震仪还包括外壳10、用于发射海底地震仪位置信号的无线电信标8和便于海面夜间搜寻海底地震仪的频闪灯9。

本实施例采用无线电信标8和频闪灯9相结合，在仪器即将或者已经浮出海面，压力开关被触发，无线电信标8向10km以内的回收器发射位置信号，频闪灯9闪烁，便于海面搜寻地震仪

外壳10设计成顶部中间镂空，上小下大的壳形零件，使安装架本体1的吊臂13、声学释放器7和电子压力舱6伸出，吊臂13的半圆形吊杆132方便地震仪的起吊与回收。地震仪在海水中下降的过程，外壳10引导水流从中间流出，使得仪器下降更加平稳。外壳10设计成上小下大的结构形式，地震仪在海水中上升的阻力也大大减小。

本发明相对传统的海底地震仪，结构紧凑小巧，功能齐全，方便存储、运输、投放和回收。采用的地震计本体23功耗低，使得海底地震仪能够在海底持续工作8个月以上。该地震仪检测的地震频带范围为120S-100Hz，既适合天然地震的观测，又适合人工地震的观测。地震计模块2与地震仪采用分体式结构，能单独释放地震计模块2，海底底流对地震计本体23的影响不会传导给地震计模块2，减少了地震计模块2的摇摆噪音。为了使地震计模块2与海底地面充分接触，提高了地震计本体23采集地面信号的精确度，在地震计模块2底部安装耦合底座4。地震计本体23的外侧设有的地震计外壳27对地震计本体23起到了保护作用，极大地减少了海底洋流对地震计本体23的影响，同时地震计本体23上连接有自动调平锁紧装置，实现地震计本体23的自动调平，调平精度高，提升了地震计模块2采集数据的准确性。外壳10上小下大的形状的设计使地震仪在水中下降更加平稳，上升阻力减小，且为了方便搜寻地震仪，在地震仪上设置频闪灯9和无线电信标8，且频闪灯9和无线电信标8置于外壳10外侧，在仪器即将或者已浮出海面，压力开关触发，无线电信标8向回收接收器发射位置信号，频闪灯9闪烁。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海底地震仪，其特征在于，包括：

安装架本体(1)，所述安装架本体(1)包括底座(11)和与底座(11)一体连接的地震计支架(12)，所述地震计支架(12)上设有第一安装板(15)，所述第一安装板(15)上连接有电磁释放器(31)，所述电磁释放器(31)与地震仪控制器(65)电连接；

地震计模块(2)，所述地震计模块(2)上设有与所述电磁释放器(31)匹配连接的衔铁(32)。

2.根据权利要求1所述的海底地震仪，其特征在于，所述电磁释放器(31)包括铁芯(311)，所述铁芯(311)的一侧设有铜线圈(312)，所述铁芯(311)上设有用于将所述铜线圈(312)与所述地震仪控制器(65)连接的水密接头(313)。

3.根据权利要求1所述的海底地震仪，其特征在于，所述地震计模块(2)的底部连接有耦合底座(4)，所述耦合底座(4)包括底板(41)和多个与所述底板(41)连接的脚架(42)，所述脚架(42)上设有与所述底板(41)连接的连接部(421)以及与海底地面接触的支撑部(422)，且相对于海底地面，所述连接部(421)高于所述支撑部(422)。

4.根据权利要求1所述的海底地震仪，其特征在于，所述安装架本体(1)还包括与所述底座(11)一体连接的吊臂(13)和用于固定浮力块(5)的浮力块支架(14)，所述浮力块支架(14)包括三根与所述底座(11)垂直连接的支撑管(141)，其中两根所述支撑管(141)置于所述吊臂(13)的两侧，且与所述吊臂(13)间隔设置，另一根所述支撑管(141)与所述底座(11)的一端连接，所述地震计支架(12)设置在所述底座(11)的另一端，所述吊臂(13)设置于所述底座(11)中部；

所述吊臂(13)靠近所述底座(11)的一端设有用于安装声学释放器(7)和电子压力舱(6)的第二安装板(16)，三根所述支撑管(141)远离所述底座(11)的一端均设置第一连接件(142)。

5.根据权利要求4所述的海底地震仪，其特征在于，所述浮力块(5)包括浮力块本体(52)和包覆于所述浮力块本体(52)外侧的保护壳(53)，所述浮力块(5)围绕所述声学释放器(7)和所述电子压力舱(6)的外周设置，且所述浮力块(5)通过第二连接件(51)与所述第一连接件(142)连接，将所述浮力块(5)固定在所述底座(11)上。

6.根据权利要求4所述的海底地震仪，其特征在于，所述第二安装板(16)远离所述地震计支架(12)的一侧安装所述电子压力舱(6)，所述电子压力舱(6)内设有所述地震仪控制器(65)和电池包(67)。

7.根据权利要求4所述的海底地震仪，其特征在于，所述第二安装板(16)靠近所述地震计支架(12)的一侧安装所述声学释放器(7)，所述声学释放器(7)的底部设有挂钩，所述挂钩上设有配重块(71)，所述配重块(71)置于所述底座(11)的下方。

8.根据权利要求1所述的海底地震仪，其特征在于，所述地震计模块(2)包括地震计本体(23)和与所述地震计本体(23)连接的调平锁紧装置，所述调平锁紧装置包括调平组件(21)，其包括从内到外依次套设的三个平衡环，相邻两个平衡环之间铰接，相邻两个所述平衡环之间设有锁紧组件(22)；

所述锁紧组件(22)包括：

止动环(221)和驱动单元(222)，分别连接于相邻两个所述平衡环上；

刹车带(223)，其一端连接于设有所述驱动单元(222)的平衡环上，其另一端从所述止动环(221)一侧的外周壁绕过并连接于所述驱动单元(222)的输出端；

所述驱动单元(222)能够驱动所述刹车带(223)抱紧或松开所述止动环(221)的外周壁使相邻两个所述平衡环能够相互锁紧或转动。

9.根据权利要求8所述的海底地震仪，其特征在于，所述驱动单元(222)包括：

锁紧块(2221)，连接于与其对应的所述刹车带(223)另一端；

偏心结构(2222)和电机(2223)，所述电机(2223)驱动所述偏心结构(2222)在第一极限位置和第二极限位置之间转动，并使所述偏心结构(2222)驱动所述锁紧块(2221)做直线运动；

所述偏心结构(2222)转动至所述第一极限位置时，所述锁紧块(2221)使所述刹车带(223)抱紧所述止动环(221)；所述偏心结构(2222)转动至所述第二极限位置时，所述锁紧块(2221)使刹车带(223)完全松开所述止动环(221)。

10.根据权利要求1所述的海底地震仪，其特征在于，所述海底地震仪还包括用于发射海底地震仪位置信号的无线电信标(8)和频闪灯(9)。