CN203595815U - 一种高时间精度震源锤 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高时间精度震源锤，其包括锤头、锤柄、触发舌片和振动信号接收器，所述锤头具有可容纳触发舌片的锤腔，所述锤腔的封闭端顶壁上固定有第一电极片，所述触发舌片的尾部固定有第二电极片，第二电极片与第一电极片之间存在纵向间隙，受到来自外部的敲击时，第一电极片与第二电极片发生接触，所产生电信号发送给采集仪。本实用新型的震源锤能够保证地震勘探所获得的记录完整，并能准确确定震源激发时间，保证了时间精度，从而保证了勘探的精度，尤其有利于港口与桥梁混凝土强度检测等对时间精度要求极高的地震方法的准确性。

Description

一种高时间精度震源锤

所属技术领域

本实用新型涉及一种应用于工程地震勘探领域（港口工程及桥梁混凝土强度检测、场地无损检测）的震源锤。

背景技术

在港口工程及桥梁混凝土强度检测，场地无损检测等工程地震勘探领域，通常要求达到的精度是分米级别甚至更精确。由于这种方法主要利用的参数之一是地震波在介质中的传播时间，时间精度与检测精度紧密相关。例如，标号C50混凝土，其地震波速为4000～4300米/秒，要求达到0.1米的检测精度，则时间精度应控制在20微秒以内。

采集仪中的触发电路为电路比较器，当输入触发信号满足采集仪预设触发条件时，仪器触发电路发出开始信号，启动数据采集电路，记录地震数据。

目前在工程地震勘探领域使用的触发方式主要有三种：1、信号触发，2、短路触发，3、断路触发。信号触发使用的是压电晶体在受压变形时产生的电信号。电信号产生后经过整形放大，输入给采集仪的触发电路，完成触发信号的输入。短路触发方式有两种，一是使用“锤击开关”，当该开关遇到高频振荡时产生短路信号，二是使用两条导线短路。上述两类短路信号均可作为采集仪触发电路的输入。断路触发，在初始状态为两条导线连接在一起，电路为通路，当两条导线断开时，产生一个信号作为触发电路的输入。

地震勘探中，采集仪触发部分存在的问题是“触发滞后”和“触发提前”，不能保证地震记录的时间精度。

在现有的三种触发方式中，“信号触发”和使用“锤击开关”完成的“短路触发”存在“触发滞后”的问题。采集仪的触发电路要达到预设状态才能开始工作。压电晶体产生电信号和“锤击开关”产生高频振荡信号均需要由零电平开始，逐渐上升至最大值，不断振荡。从电平零值到触发所需电平值所耗费的时间，即波的四分之一周期与锤子敲击的力度、方向等因素有关，是不确定值，无法修正，该时间的变换范围通常在2～3毫秒，对于混凝土检测，其误差已达到8～15米，这是致命的。

使用两条导线短路的“短路触发”，存在“触发提前”问题，在记录长度足够长的条件下，可以保证记录的完整性，但触发的确定时间无法保证，触发时间的误差可以达到10毫秒甚至更大。“断路触发”的方式适用于适用炸药作为震源的情形，在桥梁混凝土强度检测等方面不适用。

少数采集仪带有“预触发”功能，即记录触发信号输入触发电路前一段时间内的地震记录。“预触发”功能，解决了在“触发滞后”问题引起的地震记录“丢头”现象，能够保证轻微“触发滞后”（滞后时间小于5毫秒）情况下的地震记录的完整性。但是该功能在保证触发时间精度方面无作为。大部分采集仪均没有“预触发功能”，不能保证地震记录的完整性，不能保证时间精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有的触发方式不能保证绝对零时触发的问题造成时间精度不能达到检测要求，无法保证检测结果的准确性的问题，提供一种新的震源锤子，保证在锤子敲击之前输出触发信号给采集仪，并提供锤子自身的震动信息，根据锤子震动情况确定敲击的真实时间。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种高时间精度震源锤，其特征在于：包括锤头、锤柄、触发舌片和振动信号接收器，

所述锤头具有可容纳触发舌片的锤腔，所述锤腔一端开口一端封闭，触发舌片经由所述开口从锤腔伸出锤头之外，所述锤腔的封闭端顶壁上固定有第一电极片，

所述触发舌片具有一棒状主体，棒状主体外套接有第一压缩弹簧，棒状主体一端为可从锤腔伸出锤头之外的敲击端，另一端为靠近锤腔封闭端的电路触发端，所述电路触发端固定有第二压缩弹簧，第二压缩弹簧的尾部固定有第二电极片，第二电极片与第一电极片之间存在纵向间隙，

所述第一电极片引出第一触发引线，所述第二电极片引出第二触发引线，第一触发引线与第二触发引线通过导线连接于采集仪，当所述敲击端受到来自外部的敲击时，所述触发舌片向锤腔内回缩使第一电极片与第二电极片发生电接触，所产生电信号发送给采集仪，记录激振锤的振动信息，并保存或显示在采集仪内。

为了装配和使用的方便，所述锤头由锤头顶盖、中锤体和锤头底盖连接而成，锤头顶盖、中锤体和锤头底盖具有彼此连通的内腔，套接有第一压缩弹簧的棒状主体容纳于中锤体内腔中，中锤体内腔的顶部设有一限位端头，棒状主体在靠近触发端的部位设置有一扩径台阶，所述第一压缩弹簧压缩于所述扩径台阶与限位端头之间。

所述锤头开设有容纳第一及第二触发引线走线的槽腔，所述锤柄具有中空的内腔以容纳第一及第二触发引线。

所述锤头和中锤体之间及中锤体和锤头底盖之间通过螺纹连接方式固定。

所述锤头中部开设有锤柄安装孔，所述锤柄的其中一端螺接固定于所述锤头柄安装孔内，锤柄的另外一端安装有一四芯航空接头，所述四芯航空接头一端与第一及第二触发引线电连接，另一端通过缆线与采集仪的的触发单元连接。

所述触发舌片为绝缘尼龙材料所制，所述锤头采用金属材料所制。

本实用新型的震源锤，是用于混凝土无损检测的击发装置，采用的是短路触发方式，当敲击震源锤时，触发舌片首先与激发位置（如地面）接触，触发舌片绝缘尼龙棒向后缩，使触发舌片尾端固定有压缩弹簧的电极与锤头顶部的电极接触，从而使触发引线1和触发引线2发生电性接触，产生触发信号，发送给采集仪的触发单元，采集仪开始记录。当触发舌片的行程走完时，锤头接触到激发位置（如地面），产生震动。整个过程中，触发信号接收器始终接收触发锤的触发信号，并伴随采集仪的记录而保存下来。通过分析触发信号接收器的信号便可以准确判断重锤敲击的时间。也就是说，在重锤接触到激发位置之前，即已开始了震动信号的记录，触发舌片的延迟功能可使接收信号的时间准确，能完整的把信号记录下来，因此本实用新型能够保证地震勘探所获得的记录完整，并能准确确定震源激发时间，保证了时间精度，从而保证了勘探的精度，尤其有利于港口与桥梁混凝土强度检测等对时间精度要求极高的地震方法的准确性。此外，本实用新型震源锤中的触发舌片采用绝缘尼龙材料所制，其套设有压缩弹簧，而锤头采用金属材料所制，触发舌片和锤头在激发位置（如混凝土面）的敲击时，可产生频率适中的波形，实现了尺寸较大构件检测的准确性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型装配后的结构及线路接线示意图。

图2锤头剖面的分解示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本实用新型的高时间精度震源锤，其包括锤头1、锤柄2、触发舌片3和触发信号接收器4。

锤头1由锤头顶盖11、中锤体13和锤头底盖12通过螺纹连接方式固定。锤头顶盖、中锤体和锤头底盖分别具有相连通的锤腔以容纳触发舌片3。锤头顶盖11具有顶盖锤腔15供中锤体13旋入。中锤体具有居中的用于容纳触发舌片的主槽腔14和用于容纳触发引线的侧槽腔16。中锤体还开设有设置于中部的锤柄安装孔17。在锤头顶盖的顶壁固定有第一电极片61，从第一电极片引出第一触发引线6。

锤柄2具有轴向的中空的内腔22以容纳第一、第二触发引线及震动信号接收器4。震动信号接收器4设置在靠近与锤头连接的位置。锤柄2的其中一端21螺接固定于锤柄安装孔17内，锤柄的另外一端安装有四芯航空接头5。

触发舌片具有一棒状主体，棒状主体的外部套有第一压缩弹簧34，棒状主体一端为敲击端31，另一端为固定有第二压缩弹簧33的电路触发端。第二压缩弹簧尾部固定有第二电极片71，从第二电极片引出第二触发引线7。棒状主体在靠近敲击端31的那一头设置有一扩径台阶32。锤腔在锤头顶盖与中锤体的连接部位具有上小下大的限位端头18，第一压缩弹簧34压缩于所述扩径台阶32与限径端头18之间。由于触发舌片受第一压缩弹簧34的压力，敲击端31经由锤腔的开口18伸出于锤头之外。触发舌片由绝缘尼龙棒来提供。

第一触发引线6与第二触发引线7共同连接于触发信号接收器4，并通过电线与四芯航空接头5连接，四芯航接头5还通过缆线与采集仪的触发单元连接。在未受外力作用的情况下，第一电极片61与第二电极片71之间保持有纵向间隙。此时，第一触发引线6与第二触发引线7之间的电路处于断路状态。

用锤子锤击被检测物体的时候，首先与被检测物体接触的是绝缘的尼龙棒舌片（敲击端31），尼龙棒往内回缩，尼龙棒第二压缩弹簧33与锤头的腔壁接触，第一电极片与第二电极片接触，因此，第一触发引线6和第二触发引线7短路，所产生的触发信号发给采集仪，采集仪被触发，开始采集信号，采集仪开始记录。当触发舌片的行程走完时，锤头接触到激发位置（如地面），产生振动。在整个过程中，振动信号接收器始终接收触发锤的振动信号，并伴随采集仪的记录而保存下来。通过分析振动信号接收器的信号便可以准确判断重锤敲击的时间。被检测物体（混凝土）事先埋设有检波器，检波器事先在被测物体上按照一定的间距排例固定，当力锤在检波器前方敲击时，会产生一个震动信号，此信号在被测物体里面传播，在传播过程中会衰减变弱，所以离力锤敲击点近的检波器接收到的信号是最强的，越远信号就越小，然后把每一个检波器接收到的信号通过采集仪记录下来，再输入到电脑进行分析，进而判断被测物体内的缺陷损伤等情况。

Claims (6)

1.一种高时间精度震源锤，其特征在于：包括锤头、锤柄、触发舌片和振动信号接收器，

所述锤头具有可容纳触发舌片的锤腔，所述锤腔一端开口一端封闭，触发舌片经由所述开口从锤腔伸出锤头之外，所述锤腔的封闭端顶壁上固定有第一电极片，

所述触发舌片具有一棒状主体，棒状主体外套接有第一压缩弹簧，棒状主体一端为可从锤腔伸出锤头之外的敲击端，另一端为靠近锤腔封闭端的电路触发端，所述电路触发端固定有第二压缩弹簧，第二压缩弹簧的尾部固定有第二电极片，第二电极片与第一电极片之间存在纵向间隙，

所述第一电极片引出第一触发引线，所述第二电极片引出第二触发引线，第一触发引线与第二触发引线通过导线连接于采集仪，当所述敲击端受到来自外部的敲击时，所述触发舌片向锤腔内回缩使第一电极片与第二电极片发生接触，所产生电信号发送给采集仪，由采集仪记录震源锤的震动信息，并保存或显示在采集仪内。

2.根据权利要求1所述的高时间精度震源锤，其特征在于：所述锤头由锤头顶盖、中锤体和锤头底盖连接而成，锤头顶盖、中锤体和锤头底盖具有彼此连通的内腔，套接有第一压缩弹簧的棒状主体容纳于中锤体内腔中，中锤体内腔的顶部设有一限位端头，棒状主体在靠近触发端的部位设置有一扩径台阶，所述第一压缩弹簧压缩于所述扩径台阶与限位端头之间。

3.根据权利要求1所述的高时间精度震源锤，其特征在于：所述锤头开设有容纳第一及第二触发引线走线的槽腔，所述锤柄具有中空的内腔以容纳第一及第二触发引线。

4.根据权利要求2所述的高时间精度震源锤，其特征在于：所述锤头和中锤体之间及中锤体和锤头底盖之间通过螺纹连接方式固定。

5.根据权利要求1所述的高时间精度震源锤，其特征在于：所述锤头中部开设有锤柄安装孔，所述锤柄的其中一端螺接固定于所述锤柄安装孔内，锤柄的另外一端安装有一四芯航空接头，所述四芯航空接头一端与第一及第二触发引线电连接，另一端通过缆线与采集仪的的触发单元连接。

6.根据权利要求1所述的高时间精度震源锤，其特征在于：所述触发舌片为绝缘尼龙材料所制，所述锤头采用不锈钢所制。