CN115220090A - 一种便携式振动检波器冰层耦合架 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种便携式振动检波器冰层耦合架，包括底座、螺纹杆、金属头，所述底座上表面开设上螺纹孔和圆孔，底座下表面开设下螺纹孔，螺纹杆通过上螺纹孔安装在底座上方，金属头通过下螺纹孔安装在底座下方。本发明由耦合架的镂空小孔渗出冻结液，使得耦合架与冰层固定效果更好，冻结速度也更快；螺纹杆的旋转调节，实现了振动检波器平衡调整；同时不同长度空心金属头，配合使用不同凝固点的冻结液，使得振动检波器布放场景更加广泛，大大的提高了实用性与普适性。

Description

一种便携式振动检波器冰层耦合架

技术领域

本发明涉及的是一种冰层耦合装置，具体地说是极地冰层耦合装置。

背景技术

随着极地声学的发展，冰声研究逐渐形成以声学作为理论基础，地球物理学作为实验方法的研究体系，因此振动检波器越来越多的被用于极区冻土区域或冬季结冰期江河湖海的声学研究。常规地震勘探时，通常将检波器直接埋进土里，检波器的布放及耦合都较为简单且易操作。对于冰上试验，由于冰层不平整且容易破碎，导致检波器与冰层难以固定耦合，同时很难保持水平，这对于检波器尤其是三分量检波器的检测结果影响较大，难以保证接收信号的有效性。

专利《一种冰基水下声源探测装置及其探测方法》(公开号：CN113376621A)采用钻冰金属头引导探测器垂直固定在冰面上。较长的钻冰金属头保证了探测器能插入冰层中固定，但没有考虑冰的易碎特性，冰层破碎后钻冰金属头与冰层接触不稳定，同时探测器很难保持垂直于冰面，难以保证探测器各分量的有效采集。专利《一种基于弯曲波的冰上震源定位方法》(公开号：CN113687308A)提出将冰面雪铲平后加水将检波器冻结在冰面，该方法通过加水冻结增强了检波器与冰层的耦合效果，但由于检波器要调整平衡，因此加水冻结只能保证检波器部分位置与冰面冻结，耦合效果一般，同时在冻结过程中需要实时观测调节检波器水平，操作较为复杂。因此，在极地冰雪环境下，将检波器以较好的耦合效果水平的固定在冰面上较为困难。

综上所述，在极区冻土区域或冬季结冰期江河湖海上检波器有效布放困难，难以满足冰声研究的试验采集需求。因此，本发明针对极地环境下，检波器与冰层耦合固定效果较差，检波器调节水平操作困难等问题，提出了一种便携式振动检波器冰层耦合架，以解决极区检波器有效布放的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供可以提高检波器与冰层的耦合固定效果，降低调节检波器水平的操作难度，保证极区声学试验的有效采集的一种便携式振动检波器冰层耦合架。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：包括底座、螺纹杆、金属头，所述底座上表面开设上螺纹孔和圆孔，底座下表面开设下螺纹孔，螺纹杆通过上螺纹孔安装在底座上方，金属头通过下螺纹孔安装在底座下方。

本发明还可以包括：

1、所述底座为空心金属底座，所述金属头为空心金属头，底座和金属头上均设置镂空小孔，底座的空心部分与底座的镂空小孔相通，金属头的空心部分与金属头的镂空小孔相通，底座的空心部分与金属头的空心部分相通。

2、螺纹杆的两头均设置螺纹，螺纹杆两头螺纹之间部分的直径大于两头螺纹。

3、底座上表面的上螺纹孔包括三个，三个上螺纹孔分别位于一个正三角形的三个顶点。

4、所述上螺纹孔、下螺纹孔、圆孔均连通底座的空心部分。

5、所述金属头为圆锥体结构。

本发明的优势在于：

1、本发明通过镂空小孔渗出冻结液，使耦合架空心金属底座及空心金属头与冰层的接触面都有冻结液耦合固定，通过增加耦合固定面积提高了检波器与冰层的耦合效果，有助于声波的传导与检测。

2、本发明将检波器固定及检波器调平衡步骤分开，在耦合架与冰层冻结完成后，再通过调节螺纹杆让检波器平衡，相比以往方法，在冻结过程中需要实时观测调节检波器水平，降低了操作难度，同时保证了检波器的水平布放精度，确保了采集信号的有效性。

3、本发明具有良好的普适性与实用性性。空心金属头可根据实验场景选用不同长度，从而保证各场景下耦合架与冰层的接触效果；同时可根据环境温度选择不同凝固点的液体作为冻结液，保证了不同温度下耦合架与冰层的耦合效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为螺纹杆示意图；

图3为底座的上下底面示意图；

图4为金属头结构示意图；

图5为检波器耦合架的连接示意图；

图6为检波器耦合架的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-6，便携式振动检波器耦合架如图1所示，由螺纹杆1、带镂空小孔的空心金属底座2、带镂空小孔的空心金属头3组成。

所述螺纹杆1如图2两端都带有螺纹，一端用于连接检波器，一端连接空心金属底座，中间纹路用于调节连接长度，螺纹杆的长度大于空心金属底座2上表层厚度。

所述空心金属底座2如图3整体呈空心圆柱形，上表层中心呈等边三角形均匀分布着三个螺纹孔，孔径与螺纹杆1直径一致；空心金属底座2底部中心带有一个更大的螺纹孔，孔径与空心金属头3上端螺纹直径一致；空心金属底座2上的螺纹孔均打通了空心金属底座2的外表层；空心金属底座2底部和四周带有很多镂空的小孔，连通空心金属底座2内部空腔与外部；空心金属底座2上表面靠近边界处开有一个圆孔，圆孔打穿了空心金属底座2上表面，以此作为冻结液的注入口。

所述的空心金属头3如图4所示，上部为带有外螺纹的圆环柱，下部为具有尖锐顶的空心圆锥体；上部圆环柱高度与空心金属底座2的下表层厚度一致；同样空心金属头3也带有很多镂空的小孔，连通空心金属头3的内部空腔与外部。空心金属头3的整体长度不固定，有不同的长度供不同的实验场景选取，如冰层表面覆盖有较厚的雪层或者冰层较厚时，选用更长的空心金属头3，确保金属头大部分没入冰层中，以保障耦合架与冰层良好的耦合效果。

便携式振动检波器耦合架的连接示意图如图5所示，空心金属头3通过螺纹固定在空心金属底座2的底面中心，螺纹杆1同样通过螺纹固定在空心金属底座2上表层的三个螺纹孔中。

下面结合实施例进一步对本发明进行描述

如图6便携式振动检波器耦合架的使用示意图所示，依据试验冰层环境，选取合适长度的空心金属头3组装便携式振动检波器耦合架。将便携式振动检波器耦合架砸进冰层，通过侧上方注入口往里注入冻结液(冻结液根据环境温度进行选取，如温度在0℃附近时，水的凝固效果不是很好，可选用凝固点更高的液体作为冻结液注入)。

冻结液通过空心的金属底座2以及空心金属头3上的镂空小孔渗透到检波器耦合架与冰层的交界处，使冰层与空心的金属底座2以及空心金属头3充分接触；在环境温度作用下渗出的冻结液凝固，将检波器耦合架与冰层耦合固定，相较其他耦合固定方法，通过大量镂空小孔渗出冻结液耦合固定，增加了检波器耦合架与冰层的耦合固定面积，提高了耦合效果。

耦合架与冰层耦合固定之后，螺纹杆1一端固定在空心的金属底座2上，另一端与检波器相连，观测检波器水平仪，细微调整三个螺纹杆1，旋转不同螺纹杆1，调节空心金属底座2与检波器的连接高度，直至振动检波器水平，相比其他冰上检波器水平调节方法更为简单。因此，通过使用便携式振动检波器冰层耦合架可灵活调节检波器水平，增强检波器与冰层的耦合效果，可保证极区声学试验信号的有效采集。

检波器冰层耦合架使用步骤为：根据实验场地冰雪覆盖情况，选择合适长度的空心金属头与空心金属底座连接之后，空心金属头朝下砸入冰层，使空心金属底座下表面与冰层表面初步贴合；根据环境温度选择合适的冻结液，通过空心金属底座侧上方圆孔往里注入，冻结液会通过空心金属底座及空心金属头上的镂空小孔渗出到空心金属底座及空心金属头与冰层的交接面，使得空心金属底座、空心金属头与冰层通过冻结液充分接触，在环境温度作用下冻结液凝固时，空心金属底座、空心金属头则有效的耦合固定在冰层中；将螺纹杆固定于空心金属底座上表面，通过另一端与检波器底端相连，将检波器固定于空心金属底座上；待检波器耦合架与冰层良好耦合固定后，观察检波器水平仪，通过细调三个螺纹杆的固定高度，使检波器保持水平。

Claims (6)

1.一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：包括底座、螺纹杆、金属头，所述底座上表面开设上螺纹孔和圆孔，底座下表面开设下螺纹孔，螺纹杆通过上螺纹孔安装在底座上方，金属头通过下螺纹孔安装在底座下方。

2.根据权利要求1所述的一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：所述底座为空心金属底座，所述金属头为空心金属头，底座和金属头上均设置镂空小孔，底座的空心部分与底座的镂空小孔相通，金属头的空心部分与金属头的镂空小孔相通，底座的空心部分与金属头的空心部分相通。

3.根据权利要求1所述的一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：螺纹杆的两头均设置螺纹，螺纹杆两头螺纹之间部分的直径大于两头螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：底座上表面的上螺纹孔包括三个，三个上螺纹孔分别位于一个正三角形的三个顶点。

5.根据权利要求1所述的一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：所述上螺纹孔、下螺纹孔、圆孔均连通底座的空心部分。

6.根据权利要求1所述的一种便携式振动检波器冰层耦合架，其特征是：所述金属头为圆锥体结构。

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