一种地震sh波三维勘探震源装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种地震SH波三维勘探震源装置，包括步进电机、伺服控制器组、传动轴、激震箱体，所述电机自带编码器，编码器由连接线与伺服控制器组电连接；电机的输出轴轴心通过轴承连接传动轴，传动轴上安装有扇叶，扇叶与激震箱体的外盘连接；激震箱体以电机轴心为中心轴，设有上盖和内外盘，上盖与外盘连接，内外盘底部焊有钉齿；电机轴心穿过内盘中心，轴心末端焊有底锥，内盘底锥和钉齿将装置固定于地面；电机通过传动轴驱动扇叶带动外盘绕内盘转动，外盘转动使其底部的钉齿和地面间产生切向的振动，产生各个方向的SH波。本装置结构简洁轻便运输方便，且功率可调，能提供足够的地震勘探能量，满足工程勘察、金属矿勘探等各种地质野外探测。
【专利说明】一种地震SH波三维勘探震源装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种地震SH波三维勘探震源装置，属于地震、地质勘探【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 横波与纵波相比，具有速度低、频率低、波长短，且不受地下水影响的优点。因此， 横波地震勘探可以达到纵波地震勘探所无法达到的分辨率和精确度，能更好的探测第四纪 覆盖层厚度及其下伏基岩小构造。
[0003] 横波有两种类型，一种是SV波，是指质点在包括射线在内的铅垂面内振动的横 波，即质点的振动和波的传播射线都在通过测线的铅垂面内，水平检波器沿X方向布置；一 种为SH波，是质点在水平面内振动的横波，波在射线平面内传播时，质点的振动在垂直于 射线平面的水平面内振动，水平检波器沿Y方向布置。
[0004] 当入射波为SH波时，只产生同类的反射和透射波，而不发生波形的转换，也就是 所谓的自生波，主要是因为SH波的振动方向决定了它没有法线分量，只有位移分量。SH波 经过界面的时候不产生转换波，在工程勘察中具有很大的优势。
[0005] 利用可控震源激发地震波，是进行地震勘探的重要技术。因此发展一种可以控制 产生地震波的频率、能量大小、波类型的震源，在地质勘察领域起着越来越重要的作用，特 别是三维地震SH波的震源，对于开展SH波三维勘探起着决定性的作用。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是在SH波勘探中，提供一种采用有针对的激发模式，能产生比较单 一的地震SH波，适用于工程地质勘察，也可用于金属矿勘探的且比较轻便的SH波震源装 置，以满足勘探的需求。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种地震SH波三维勘探震源 装置，包括步进电机、伺服控制器组、传动轴、震源激震箱体，所述的步进电机内部自带编码 器，编码器通过连接线与伺服控制器组电连接；步进电机的输出轴轴心通过轴承连接传动 轴，传动轴随轴心转动，传动轴上安装有扇叶，扇叶与震源激震箱体的外盘连接；所述的震 源激震箱体以步进电机的输出轴轴心为中心轴，震源激震箱体由上盖和内、外盘组成，上盖 与外盘连接，所述的内、外盘底部均焊接有金属钉齿；步进电机的输出轴轴心穿过内盘的中 心，在内盘底部的轴心末端焊接有金属的底锥，内盘底部的底锥和钉齿用于将装置固定于 地面；步进电机通过传动轴驱动扇叶带动外盘、上盖围绕内盘转动，外盘转动使外盘底部的 钉齿与地面之间产生切向的振动，产生各个方向的SH波。
[0008] 所述的伺服控制器组包括信号发生器和伺服驱动器。
[0009] 所述的激震箱体内、外盘底部的金属钉齿为对称均匀焊接的金属三棱椎体，内盘 的钉齿比较外盘的密集，内盘通过钉齿和底锥插入地面增大装置和地面之间的摩擦力。
[0010] 所述的激震箱体、传动轴和伺服控制器组组合安装的重量小于30KG。
[0011] 所述的传动轴上安装的扇叶为对称设置的，扇叶上设有增加重量的固定栓。
[0012] 本发明的地震SH波三维勘探震源装置内盘、外盘之间有一定的空隙，保证两个盘 在旋转过程中不发生摩擦。激震箱体、步进电机、伺服驱动器和传动轴的重量小于30KG，总 重量可以在扇叶的固定栓上对称增加，以适应不同的重量和能量需求。
[0013] 本发明的装置激震箱体的内盘底部有较多的钉齿，能够很好地抓紧地面，外盘有 一圈钉齿，相对内盘的钉齿数量较少，在传动轴的驱动下，扇叶带动外盘旋转，外盘旋转引 起底部的钉齿与地面相切，产生剪切力，激发出SH波。
[0014] 本发明的地震SH波三维勘探震源装置具有如下优点：
[0015] 1、本发明是通过伺服控制器组控制并产生工作频率，因此其工作信号和基本特性 可以人为控制，可以在设计震源扫描信号时避开干扰信号，提高自身信号的分辨率。
[0016] 2、本发明的装置中激震箱体与步进电机间采用传动轴连接的方式，大大减少了激 震箱体震动时与步进电机之间的互相干扰，提高了信号的分辨率。
[0017] 3、本发明的装置为轻便小型可控震源组合装置，激震箱体、传动轴和伺服控制器 组组合安装的重量小于30KG。装置采用模块式组装，运输方便，适用于地震勘探，金属矿勘 探等地形复杂、车辆不易到达的地方，模块式组装方式便于拆卸和运输。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的地震SH波三维勘探震源装置的结构正面剖视示意图。
[0019] 图2为本发明图1中去掉上盖和电机上部的俯视示意图。
[0020] 图3为本发明图1的底视示意图。
[0021] 图4为本发明地震SH波三维勘探震源装置的工作流程图。
[0022] 上述图中：1_传动轴、2-轴心、3-上盖、4-扇叶、5 -固定检、6-步进电机、7-编码 器、8-伺服驱动器、9-信号发生器、10-内盘、11-外盘、12-底锥、13-钉齿。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详述。
[0024] 实施例1 :本发明提供一种地震SH波三维勘探震源装置，其结构如图1、2、3所示。 装置包括步进电机6、伺服控制器组、传动轴1、震源激震箱体，所述的步进电机6为内部自 带编码器7的两相混合式步进电机，编码器7通过连接线与伺服控制器组电连接。
[0025] 一、伺服控制器组
[0026] 参见图1、4,所述的伺服控制器组包括信号发生器9和伺服驱动器8,信号发生器 9选择美国安捷伦公司生产的33250A80MHZ的任意波形发生器，通过伺服控制器控制一台 0. 75KW的两相混合式步进电机。
[0027] 二、步进电机与传动轴
[0028] 步进电机6的输出轴轴心2通过轴承连接传动轴1，传动轴随轴心2转动，参见图 1、 2，步进电机和扇叶4之间用传动轴1连接，传动轴1上安装的扇叶4为对称设置的，扇叶 4上设有增加重量的固定栓5,可通过对称增减固定栓5重量以适应激发不同能量的需求。 扇叶4与震源激震箱体的外盘11连接；步进电机6依靠反力驱动传动轴转动。
[0029] 三、震源激震箱体
[0030] 参见图1、3,震源激震箱体以步进电机6的输出轴轴心2为中心轴，震源激震箱体 包括上盖3、内盘10和外盘11，上盖3与外盘11连接、扇叶4也与外盘11连接。
[0031] 本实施例中内盘10底部对称均匀地焊接有32个钉齿13,外盘11焊接的钉齿相对 内盘的数量少，只有25个钉齿13,步进电机6的输出轴轴心2穿过内盘10的中心，在内盘 10底部的轴心2末端焊接有金属的底锥12,内盘底部的底锥12和钉齿13将装置紧紧地固 定于地面；在传动轴1的驱动下，扇叶4带动外盘11旋转，外盘11旋转引起外盘底部的钉 齿13与地面相切，产生剪切力，激发出沿外盘外缘所有切向方向的SH波。
[0032] 实施例2 :本发明提供一种地震SH波三维勘探震源装置，其结构与实施例1基本 相同，不同的只是步进电机6采用三相伺服异步电机，本发明的装置工作流程，参见图4。
[0033] ⑴伺服控制器组由信号发生器9和伺服驱动器8组成的，伺服控制器组是可控震 源的控制部分，通过信号发生器9人为控制并产生工作频率，把信号发生器内部预设的脉 冲序列发送给伺服驱动器8,每发送10000个脉冲，三相伺服异步电机的轴心2转一度。由 于本发明为轻便小型的震源组合装置，因此其工作信号和基本特性可以控制，可以在设计 震源扫描信号时避开干扰信号，达到提高自身信号的分辨率。
[0034] ⑵三相伺服异步电机转动带动传动轴1驱动扇叶4带动外盘11、上盖3围绕内盘 10转动，外盘11转动使外盘底部的钉齿13与地面之间产生切向的振动，激发出沿外盘外缘 所有切向方向的SH波。
[0035] 本发明没有涉及的部分均可采用现有技术实现。
【权利要求】
1. 一种地震SH波三维勘探震源装置，包括步进电机、伺服控制器组、传动轴、震源激震 箱体，其特征在于：所述的步进电机内部自带编码器，编码器通过连接线与伺服控制器组电 连接；步进电机的输出轴轴心通过轴承连接传动轴，传动轴随轴心转动，传动轴上安装有扇 叶，扇叶与震源激震箱体的外盘连接；所述的震源激震箱体以步进电机的输出轴轴心为中 心轴，震源激震箱体由上盖和内、外盘组成，上盖与外盘连接，所述的内、外盘底部均焊接有 金属钉齿；步进电机的输出轴轴心穿过内盘的中心，在内盘底部的轴心末端焊接有金属的 底锥，内盘底部的底锥和钉齿用于将装置固定于地面；步进电机通过传动轴驱动扇叶带动 外盘、上盖围绕内盘转动，外盘转动使外盘底部的钉齿与地面之间产生切向的振动，产生各 个方向的SH波。
2. 根据权利要求1所述的地震SH波三维勘探震源装置，其特征在于：所述的伺服控制 器组包括信号发生器和伺服驱动器。
3. 根据权利要求1所述的地震SH波三维勘探震源装置，其特征在于：所述的激震箱体 内、外盘底部的金属钉齿为对称均匀焊接的金属三棱椎体，内盘的钉齿比较外盘的密集，内 盘通过钉齿和底锥插入地面增大装置和地面之间的摩擦力。
4. 根据权利要求1的所述的地震SH波三维勘探震源装置，其特征在于：所述的激震箱 体、传动轴和伺服控制器组组合安装的重量小于30KG。
5. 根据权利要求1的所述的地震SH波三维勘探震源装置，其特征在于：所述的传动轴 上安装的扇叶为对称设置的，扇叶上设有增加重量的固定栓。
【文档编号】G01V1/143GK104062679SQ201410283669
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】李广超, 朱培民, 郭玉松, 张毅, 毋光荣, 余凯 申请人:黄河勘测规划设计有限公司, 中国地质大学（武汉）