CN208953699U - 一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及震动测量技术领域，具体而言，涉及一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器。包括：开放式承压板，震源；所述震源固定于所述开放式承压板一侧，所述开放式承压板另一侧置于待测水域的水中，所述震源通过锤击所述开放式承压板产生地震波。本申请实施例至少具有以下有益效果：可以降低原有震源船的船体腔内形成多重噪音回波对地震波勘探的干扰，采用了抗锤击聚能承压板的设计，使得地震波能够直接作用于勘察作业水域，具有良好地抗干扰性。

Description

一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器

技术领域

本申请涉及震动测量技术领域，具体而言，涉及一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器。

背景技术

浅层地震勘探是根据人工激发的地震波在介质中传播规律，来研究浅部地质构造的地球物理方法。在水域岩土工程勘察常用的工程物探方法中，水域地震反射波法在探查水下地形、覆盖层分层、基岩面起伏及地质构造情况等工程实践中均取得了较好的效果。水域地震反射波法具体的工作原理是利用气动应力波为震源，在水中激发产生地震波，当地震波遇到不同的物体或界面(密度和波速发生变化)时，便产生反射和透射波，利用固定在船侧或者拖曳在船尾的水听器接收反射回波，并经电缆将反射信号传递给地震仪进行数据处理，求得不同的深度/深度曲线，从而达到确定异常体或者地层界面的目的。

目前物探行业内常用的水域震源多为船体设计，利用气泵对工作腔进行加压，通过电磁开关阀门控制气锤实现对船底进行连续敲击产生震源，由于水域震源的被击载体为薄钢板(4～6mm厚)制作的船舱式，被机械外力冲击或连续冲击作用下表现为频率低、共振强、波的余振长，这种震源产生的信号淹没由地层反射回来的信号，影响地质分层的能力。因而在进行后期数据处理时，就会出现一定的误差和误报，需要极有工作经验的物探专业技术人员进行后期的数据调整。极大地影响了水域物探勘察工作的地质分层结果的精度和工作效率。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器，解决现有技术中多重噪音回波造成对地震反射波勘测的干扰。

为了达到上述目的，本申请实施例提供一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器，包括：

开放式承压板，震源；

所述震源固定于所述开放式承压板一侧，所述开放式承压板另一侧置于待测水域的水中，所述震源通过锤击所述开放式承压板产生地震波。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述开放式承压板为硬质轻型板材。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述开放式承压板为厚度为10mm至35mm的硬铝板。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述开放式承压板与所述震源接触的一侧为平面，另一侧为凹面；或者，

所述开放式承压板与所述震源接触的一侧为凸面，另一侧为凹面。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述开放式承压板还包括配重以及橡胶垫，所述橡胶垫置于所述配重与开放式承压板之间。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述震源进一步包括壳体。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述震源包括置于所述壳体中的气泵、空气管道、磁性部件以及磁性锤头，由所述气泵产生空气压力推动磁性锤头锤击所述开放式承压板，并由所述磁性部件产生回复力复位所述磁性锤头，所述空气管道贯穿所述壳体，用于向所述气泵输送空气以及排出所述壳体。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述震源还包括三通电磁开关阀，连接于所述空气管道，所述三通电磁开关阀通电时，压缩空气进入所述气泵，当所述气泵的压力超过所述磁性部件对所述磁性锤头的吸引力时，所述磁性锤头脱离所述磁性部件锤击所述开放式承压板，所述三通电磁开关阀断电时，所述气泵内的压缩空气通过所述三通电磁开关阀排出，所述磁性锤头借由所述磁性部件的吸引力复位至顶部的磁性部件。

根据本实用新型实施例的一个方面，还包括悬浮部件，连接于所述开放式承压板或者震源，使得所述地震波发生器漂浮于所述待测水域。

根据本实用新型实施例的一个方面，所述开放式承压板还包括滚轮，连接于所述开放式承压板底部。

相对于现有技术而言，本申请实施例至少具有以下有益效果：可以降低原有震源船的船体腔内形成多重噪音回波对地震波勘探的干扰，采用了抗锤击聚能承压板的设计，使得地震波能够直接作用于勘察作业水域，具有良好地抗干扰性；开放式承压板边缘安装有抑制余震的配重以及橡胶垫可以进一步抑制边沿颤音并减小余震；开放式承压板锤击中心采用弧面设计，使得气动应力波得到了有效地聚集，达到放大有效波，提高指向性的目的；整个地震波发生器重量更加轻便化，设有运输用滚轮，构造更加简单，便于运输与操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1所示为本实用新型实施例一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器的具体结构图。

图标：1-承压板；2-结构支架；3-浮漂；4-外壳体；5-配重；6-橡胶垫；7-支板；8-挂钩；9-滚轮；10-磁铁；11-磁性活塞；12-磁铁基板；13-锤头；14-复位弹簧；15-排气通道；16-空气输送管；17-三通电磁开关阀；18-空压机；19-控制箱；20-气泵。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1所示为本实用新型实施例一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器的结构示意图，在该图中描述了具有开放结构的地震波发生器，可以避免现有震源船船体腔体由于自振产生的多重噪音回波，提高勘测的地震反射波的精度，具体包括：

开放式承压板101，震源102；

所述震源102固定于所述开放式承压板101一侧，所述开放式承压板101另一侧置于待测水域的水中，所述震源102通过锤击所述开放式承压板101产生地震波。

其中，所述开放式承压板101为非封闭结构，这样该开放式承压板101产生的地震波不会发生由于封闭结构的箱式结构引起自振。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101可以为硬质轻型板材，可以为硬质轻型金属板材，例如硬铝板或者硬钢板。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101可以为厚度为10mm至35mm的硬铝板。由此可以产生频率较高的地震波，并且被震源冲击后的形变较小，形成的余震能量弱、波长短的地震波，有利于提高地层分辨能力。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101可以为拱形结构，所述震源102锤击于所述拱形结构，所述拱形结构的凹面能够进一步增加应力波聚能，达到放大有效波，提高指向性的效果。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101与所述震源102接触的一侧为平面，另一侧为凹面；或者所述开放式承压板101与所述震源102接触的一侧为凸面，另一侧为凹面。所述凹面如上所述可以增加应力波的聚能效果。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101还包括配重以及橡胶垫，所述橡胶垫置于所述配重与开放式承压板101之间，用于抑制所述开放式承压板101的边缘颤音，减小余震影响。其中，所述配重可以采用金属材料构成，所述橡胶垫可以采用缓冲橡胶材料构成。

作为本实用新型的一个实施例，所述震源102进一步包括壳体，用于防止水进入所述震源内部。

作为本实用新型的一个实施例，所述震源102包括置于所述壳体中的气泵、空气管道、磁性部件以及磁性锤头，由所述气泵产生空气压力推动磁性锤头锤击所述开放式承压板101，并由所述磁性部件产生回复力复位所述磁性锤头，所述空气管道贯穿所述壳体，用于向所述气泵输送空气以及排出所述壳体。其中，所述空气管道可以为两个，一个用于排气，一个用于进气。

其中，所述磁性部件可以包括磁铁基板，所述磁性锤头包括磁性活塞以及锤头，所述磁铁基板与所述磁性活塞通过磁力连接。

其中，所述震源还可以为其他形式结构，例如通过磁力驱动的锤头，通过磁力控制的方式使得锤头快速脱离连接端(也同时包括了锤头自身重力的作用)，锤击承压板，并通过弹簧或者磁力的控制使得锤头复位到连接端；或者还可以通过在连接端集成卡簧的结构，将锤头连接于卡簧朝向承压板的一侧，通过压缩卡簧产生推动锤头锤击承压板的弹性势能，通过卡簧的触发机关释放卡簧，卡簧带动锤头锤击承压板。

作为本实用新型的一个实施例，所述震源102还包括三通电磁开关阀，连接于所述空气管道，所述三通电磁开关阀通电时，压缩空气进入所述气泵，当所述气泵的压力超过所述磁性部件对所述磁性锤头的吸引力时，所述磁性锤头脱离所述磁性部件锤击所述开放式承压板101，所述三通电磁开关阀断电时，所述气泵内的压缩空气通过所述三通电磁开关阀排出，所述磁性锤头借由所述磁性部件的吸引力复位至顶部的磁性部件。其中，所述磁性部件可以例如为磁铁基板。

作为本实用新型的一个实施例，所述空气管道贯穿所述壳体的顶部，这样可以防止水进入所述震源102。向所述震源供电的电缆以及控制所述三通电磁开关阀的控制电缆也可以通过所述空气管道接入所述壳体内部。

作为本实用新型的一个实施例，所述震源102还包括复位弹簧，位于所述磁性锤头与开放式承压板之间，用于复位所述磁性锤头。

作为本实用新型的一个实施例，所述震源102还包括防水罩，套接于所述壳体外侧，用于所述震源102的进一步防水，所述防水罩在所述壳体相应的位置具有开孔，用于所述空气管道通过。

作为本实用新型的一个实施例，还包括悬浮部件，连接于所述开放式承压板101或者震源102，使得所述地震波发生器漂浮于所述待测水域，所述开放式承压板101可以漂浮于待测水域的水表面，或者漂浮于所述待测水域的水中。

其中，本实用新型实施例的悬浮部件可以为浮漂，还可以采用其他方式实现地震波发生器漂浮于待测水域的水表面，或者漂浮于所述待测水域的水中，例如通过将地震波发生器与所述牵引船固定，使得所述地震波发生器漂浮于待测水域的水表面，或者漂浮于所述待测水域的水中。

作为本实用新型的一个实施例，所述开放式承压板101还包括滚轮，连接于所述开放式承压板底部，用于陆地运输。

通过上述本实用新型实施例的地震波发生器可以降低原有震源船的船体腔内形成多重噪音回波对地震波勘探的干扰，采用了抗锤击聚能承压板的设计，使得地震波能够直接作用于勘察作业水域，具有良好地抗干扰性；开放式承压板边缘安装有抑制余震的配重以及橡胶垫可以进一步抑制边沿颤音并减小余震；开放式承压板锤击中心采用弧面设计，使得气动应力波得到了有效地聚集，达到放大有效波，提高指向性的目的；整个地震波发生器重量更加轻便化，设有运输用滚轮，构造更加简单，便于运输与操作。

如图2所示为本实用新型实施例一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器的具体结构图，在本图中描述了地震波发生器的具体结构，以及控制所述地震波发生器产生地震波的震源的控制装置，其中控制装置可以远离所述地震波发生器设置，优选的可以将其设置于拖船之上，在本实施例中并未示出采集地震反射波的采集装置，该部分具体技术内容可以参考现有技术中的采集装置，在本实用新型中不再赘述。

本实施例中包括承压板1及安装于承压板1之上的气泵20。所述承压板1的材质和结构可以实现承压聚能抗锤击，例如可以采用轻质的硬金属构成，优选的可以选用硬质铝材料，并且为开放形式，即不构成腔体。所述气泵20通过空气输送管16与空压机18连接。

所述承压板1通过结构支架2与浮漂3相连接使其能够漂浮在水面上，所述结构支架2为镂空结构，即只是将浮漂3与承压板1或者气泵的外壳体4连接，使得所述浮漂可以向地震波发生器提供向上的浮力，该结构支架2并不与承压板1构成封闭腔体，以避免产生多重噪音回波，优选的该结构支架2可以采用钢制材料以保证浮漂3与承压板1的连接稳定性，并且可以保证整个地震波发生器可以竖直的矗立于水中；其中所述浮漂3可以如图所示连接整个地震波发生器的上端，通过浮漂3漂浮在水面时，整个地震波发生器可以悬浮于水中，作为可选的实施例，所述浮漂3还可以连接于所述承压板1的四角，使得承压板1处于水中，但是所述气泵20可以不在水面之下。

所述承压板1的四角还具有挂钩8，便于在陆地或者水中拖拽运输。

为了避免震源的能量发散，所述承压板1与所述气泵20的锤头13接触的一侧可以如图中所示的方案一为拱形的凸起，另一侧与水接触的承压板呈拱形的凹面，所述锤头13锤击在所述承压板1拱形凸起的最顶端，承压板1另一侧拱形的凹面可以更好地聚集锤击造成地震波的能量，达到放大有效波，提高指向性的目的；所述承压板1与所述气泵20的锤头13接触的一侧可以如图中所示的方案二为平面，另一侧与水接触的承压板呈拱形的凹面，所述锤头13锤击在所述承压板1的平面，承压板1另一侧拱形的凹面可以很好地聚集锤击造成地震波的能量，达到放大有效波，提高指向性的目的。

所述气泵20包括外壳体4和设置于外壳体4内腔的磁性活塞11，所述外壳体4优选的采用防水材料构成，使得所述气泵20不会受到待测水域中水的影响，磁性活塞11下侧连接有复位弹簧14，下侧中间连接锤头13，磁性活塞11上部固定装有磁铁10，磁性活塞11上方设有与空气输送管16连接的工作气腔以及用来对磁铁10产生向上吸力的磁铁基板12。

所述空气输送管16上串接有用来控制向气泵20工作气腔内进气或者气泵工作气腔内的气体向外部排气的三通电磁开关阀17，所述三通电磁开关阀17与用来控制三通电磁开关阀动作的控制箱19连接；所述气泵20的外壳体4外侧还可以包裹密封防水罩，外壳体4和所述防水罩相应的位置设有空气输送管16和排气通道15；所述承压板1四角设有运输用滚轮9，优选的所述滚轮9可以采用万向轮。

所述三通电磁开关阀17的通、断电可由控制箱19操作，三通电磁开关阀17的每次通电和断电的时间之和为气泵一次冲击的时间，所述三通电磁开关阀17通电延续时间(即气泵20动作延续时间)在0.1－9.9S内可调，通电间隔时间(即气泵20动作间隔时间)在1－99S(min)内可调，本实施例中三通电磁开关阀17供气压力可在4～7Kgf/cm²。

本实用新型实施例利用气泵20的锤头13瞬间冲击承压板1，使冲击能量转换为承压板1的震动而产生应力波，产生近似脉冲震源的水域连续冲击震源，从而作为地震反射波的震源。在气泵20没有通入压缩空气的状态下，磁性活塞11借助强磁力贴紧固定在磁铁基板12上。三通电磁开关阀17通电时，压缩空气流入气泵20，气泵20腔体内的压缩空气压力增高，当大于磁铁10与磁铁基板12之间的磁力时，磁性活塞11高速脱离磁铁基板12，由于强磁力的反作用力产生很强的反击力，高速落下的磁性活塞11使得前端的锤头13撞击承压板1。三通电磁开关阀17停止通电时气泵20腔体内压缩空气通过三通电磁开关阀17排出，于是借助复位弹簧14将磁性活塞11缓慢上升再靠近磁铁基板12，所述磁性活塞11通过磁力密接在磁铁基板12上回复到初始状态。这样，一个冲击行程就完成。通过调节三通电磁开关阀17的控制箱19，可以减少或加大敲击间隔时间和敲击时间。

为了进一步增强震源强度，在所述承压板1上通过支板7垫高气泵20增加锤头13冲击承压板1的冲程来增强冲击力，所述承压板1、支板7和气泵20通过紧固件连接，也可以采用焊接等任何现有的固定方式连接。

为了减小自振产生的影响、减轻自重和提高整体强度，所述承压板1采用硬质轻金属板材制成。

为了避免在水面工作时，气泵由于风浪原因进水，所述气泵20外罩有防水罩密封，防水罩顶部设有与外壳体4相应的空气输送管16和排气通道15以便向气泵20输气和排气。

为了进一步抑制边沿颤音，减小余震的影响，所述承压板1边沿设有抑制余震的配重5和缓震作用的橡胶垫6。

本实用新型实施例利用气泵锤头瞬间冲击开放式的承压板，使冲击能量转换为承压板的震动而产生应力波，产生近似脉冲震源的水域连续冲击震源，从而作为地震反射波的震源，能够直接作用于勘察作业水域，具有良好地抗干扰性；承压板边沿安装有抑制余震的配重进一步抑制边沿颤音，配重与承压板间有减震橡胶垫间隔，同样为了减小余震；承压板锤击中心采用弧面设计，使得气动应力波得到了有效地聚集，达到放大有效波，提高指向性的目的；发生器重量更加轻便化，设有运输用滚轮，构造更加简单，便于运输与操作。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全水域抗干扰高分辨率地震波发生器，其特征在于包括：

开放式承压板，震源；

所述震源固定于所述开放式承压板一侧，所述开放式承压板另一侧置于待测水域的水中，所述震源通过锤击所述开放式承压板产生地震波。

2.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述开放式承压板为硬质轻型板材。

3.根据权利要求2所述的发生器，其特征在于，所述开放式承压板为厚度为10mm至35mm的硬铝板。

4.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述开放式承压板与所述震源接触的一侧为平面，另一侧为凹面；或者，

所述开放式承压板与所述震源接触的一侧为凸面，另一侧为凹面。

5.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述开放式承压板还包括配重以及橡胶垫，所述橡胶垫置于所述配重与开放式承压板之间。

6.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述震源进一步包括壳体。

7.根据权利要求6所述的发生器，其特征在于，所述震源包括置于所述壳体中的气泵、空气管道、磁性部件以及磁性锤头，由所述气泵产生空气压力推动磁性锤头锤击所述开放式承压板，并由所述磁性部件产生回复力复位所述磁性锤头，所述空气管道贯穿所述壳体，用于向所述气泵输送空气以及排出所述壳体。

8.根据权利要求7所述的发生器，其特征在于，所述震源还包括三通电磁开关阀，连接于所述空气管道，所述三通电磁开关阀通电时，压缩空气进入所述气泵，当所述气泵的压力超过所述磁性部件对所述磁性锤头的吸引力时，所述磁性锤头脱离所述磁性部件锤击所述开放式承压板，所述三通电磁开关阀断电时，所述气泵内的压缩空气通过所述三通电磁开关阀排出，所述磁性锤头借由所述磁性部件的吸引力复位至顶部的磁性部件。

9.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，还包括悬浮部件，连接于所述开放式承压板或者震源，使得所述地震波发生器漂浮于所述待测水域。

10.根据权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述开放式承压板还包括滚轮，连接于所述开放式承压板底部。