CN1148584C - 水域工程物探冲击震源 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种在水中产生大能量宽频冲击应力波的方法，产生的应力波除了能量大、频带宽外，还余震小，能定向传播，克服了以往大能量震源因气泡效应、频带窄或余震长的缺陷，达到水域工程勘察的目的。并设计出产生这种震源的装置。该方法的原理是通过机械动力带动两刚性物体互相撞击产生震动波，震动产生的应力波在水中通过喇叭状口定向传播，产生应力波的物体周围空间充填吸音材料和减震材料来消除余震。利用该方法原理设计的全自动冲击装置是由电机、减速机、偏心涡轮、压杆、受拉弹簧、尼龙锤、锤垫和触发开关等组成。
Description
技术领域：
本发明涉及地球物理勘探中的水域工程物探设备，提出一种适用于水域地震映象法或其它水域地震方法进行的工程物探勘察震源装置。
背景技术：
水域工程物探中的地震映象法是一种非常有效的水域工程物探新方法，可以高效、快速、廉价地解决许多水上钻探难以解决的工程地质问题，但其震源是个难题。我们知道，在水域进行地震勘探时，先在水中激发短脉冲应力波，应力波通过水体向水下地层传播，然后在不同地层界面产生反射。通过设在水中的接收传感器来接收反射波信息而达到分辨地层的目的，对于水域工程物探勘察而言，产生的应力波需要有以下几个指标：
1.为了使应力波有较大的穿透能力，频率范围应在500-1000Hz。
2.振动波余振要小，一般在1.5-2个子波。
3.能量要大，至少要达到2000焦耳以上。
以往水上地震法采用的炸药振源、子弹振源、电火花振源和气枪震源对勘察十几米到几十米深度甚至浅至几米深度不适用，因为这些振源能量虽大，但有气泡效应，噪声掩盖了几十毫秒以内的主要有用信号，且有些设备庞大，工程中难以使用；另有一些震源如声脉冲、超声波震源虽无气泡效应，但由于能量太小、频率太高，应力波难以穿透水下坚硬土层。
发明内容：
本发明提出一种产生大能量宽频冲击应力波的方法，并设计出产生这种震源的装置。
震源的外壳是一个密封的船形金属容器，它的侧壁是双层的、双层之间充以吸音材料充填物，容器底部外侧贴上木板，容器内多余空间亦充填吸音材料。应力波的产生靠机械动力传动装置带动尼龙棒或金属棒连续、定时撞击容器底产生，容器底接受尼龙棒或金属棒冲击处为喇叭状，喇叭状口与容器底的交角为45°，撞击处有不同材料的锤垫用以改变冲击产生的应力波频率。
震源的机械动力是由电动机带动的，电动机转动，通过减速机变速，带动偏心轮转动，使压杆一头压下，另一头翘起，而后在弹簧拉力下迅速向下冲击，冲击能量可通过加大弹簧力来达到，冲击间隔时间可通过减速机变挡来实现。
附图说明：
图1为产生可用于水域地震勘探的人工地震波原理，在密封的、双层壁的、层间充以减振材料的容器中，重锤撞击喇叭口状容器底；
图2是产生人工地震波的机械动力传动装置。
具体实施方式：
在图1中，1为容器壳体，用8-10mm厚钢板焊成约2.0m×1.0m×1.0m的容器，容器上部钢板用螺栓、橡胶垫圈与容器压密，使之不漏水。容器外形制成船型，以利于在水中勘探时减少水对其阻力。容器在水中的吃水线14达到容器高度的2/3处。尼龙冲击头2在机械动力的带动下向喇叭状口3处的锤垫4冲击，使之产生震动应力波，喇叭状口3起应力波传播定向作用。用不同材料的锤垫可以改变冲击产生的应力波频率，容器底必须贴上厚约3cm的木板5 ，以消除共振及余振。容器壳体1的侧壁必须为双层的，双层间充以发泡塑料6作为吸音材料，在容器壳体1内空余位置也充以发泡塑料6，以消除共振及余振。喇叭状口3处的钢材厚度应小于容器厚度，厚度为5cm。喇叭状口3与容器底的交角为45°，这样有利于喇叭状口处产生大能量低频震动，减少能量损失。
在图2中，容器内的单相异步电动机7转速为1440转/分，功率为1.5千瓦，其动力通过变速比为1∶50的减速机8带动偏心涡轮9运动，使压杆13一头压下，另一头翘起。运动半圈后冲击头12在拉弹簧10的拉力下迅速向下冲击，冲击能量可通过调整弹簧力来改变，激发频率的改变可通过改变垫层材料来达到，冲击时间间隔的改变可通过减速机8变挡来实现，冲击产生的应力波在喇叭状口处向水下传播。触发开关11产生触发信号供记时用。
使用这种装置可达到以下几个指标：
1、冲击能量可达3000焦耳以上；
2、冲击时间间隔在1-2秒；
3、激发应力波中心频率在500～900Hz；
4、激发应力波延续一般在1.5～2个子波。
Claims (2)
1.一种用于水域工程物探地震法的震源，其特征在于：震源的外壳是一个密封的船形金属容器，它的侧壁是双层的、双层之间充以吸音材料充填物，容器底部外侧贴上木板，容器内多余空间亦充填吸音材料，应力波的产生靠机械动力传动装置带动尼龙棒或金属棒连续、定时撞击容器底产生，容器底接受尼龙棒或金属棒冲击处为喇叭状，喇叭状口与容器底的交角为45°，撞击处有不同材料的锤垫用以改变冲击产生的应力波频率。
2.根据权利要求1所述的震源，其特征在于：所述的机械动力传动装置，其机械动力是由电动机带动的，电动机转动，通过减速机变速，带动偏心轮转动，使压杆一头压下，另一头翘起，而后在弹簧拉力下迅速向下冲击，冲击能量可通过加大弹簧力来达到，冲击间隔时间可通过减速机变挡来实现。
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| CNB991178491A CN1148584C (zh) | 1999-09-13 | 1999-09-13 | 水域工程物探冲击震源 |
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