专利名称：多个换能器的数字式地震仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地震测量仪器领域，特别涉及到采用多个数字式换能器地
震仪。
背景技术：
地震的灾害给人类生命财产带来大面积毁灭性打击，因而地震信息的预测、 报及防范，对国计民生尤为重要，天然的地震按其震中远近、震幅大小可以划分 为不同的等级， 一般的地震仪，是用于观测地震的最普通的仪器，对于微弱的小 震，如震级为1级，强烈的地震，如接近9级，就要借助专门的仪器，要求地震 仪所测的动态范围尽可能大，大到最好能覆盖十个数量级。频响特性要宽，宽到 从数十赫兹到数百秒的范围。为了满足这些要求，目前国内外的地震仪器都是分
成几个段，用不同特性的仪器对不同类型的地震进行观测，主要有以下四种1.
短周期地震仪，主要用于观测地震波频率高于1赫兹的本地震和近震;2.中周期地 震仪，用于观测远震，即中长周期的地震波;3.超长周期地震仪，用于观测周期 更长的地震波，主要用于研究地壳运动，4.强震仪，用于观测本地的强烈地震， 一般用来观测地动加速度，对建筑物受震影响进行分析，从而改善建筑结构。以 上所述四种地震仪都是自成一套系统，包括拾震，换能，信号放大及模/数(A/D) 转换，数据的传输记录及数据处理，已有地震仪从结构而言，至今仍然采用着一 个惯性体质量块带有动圈式换能器或电容式换能器，质量块通过弹簧或簧片与固 定基体相连形成一个振动系统，当外界有振动时，这个称为"摆"的振动系统就 会处于强迫振动的状态，当外界振动的频率越低于摆的固有频率时，摆对外界振 动位移的反应越小，因而对地震仪器而言，如何提高其灵敏度就是至关重要的问 题，实质上是归结到提高仪器换能器的灵敏度，本实用新型就是延续这个问题而 开展的研究项目。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题是针对已有的地震仪，拾震部分延用原有振 动体系结构，但其换能器的灵敏度不能满足某些地震测量的要求，为了克服这一 弊端就要重新考虑设计高灵敏度换能器结构。本实用新型的目的，在于提供一种 多个数字式换能器地震仪，它扩大了地震仪的检测范围并提高了地震仪的灵敏 度，尤其对于超长周期地震波而言，这种提高尤为重要。
本实用新型的目的是依靠以下技术方案来实现的， 一种多个换能器的数字式 地震仪，包括三维空间的三个分量振动单元及每个振动单元所含有的换能器，该 换能器的数量最多可同时含有三种，它们是两个动圈换能器、 一个电容换能器、 一个光电换能器，其特征在于，所述两个动圏换能器与电容换能器装置在同一个 轴芯线上，与轴芯线平行的位置方向处，装有一个光杠杆放大的光电换能器，各 换能器连接到A/D模数转换器，各个分量的各个换能器分别以数字振动信号输 出。所述两个动圈换能器分置于两个同轴芯线的独立磁回路中，每一个动圈换能 器包含一组以上换能线圈。所述的光杠杆放大的光电换能器，它的组成结构是，
由一个可左右擅动的"n"形簧弹性结构片，在"n"形簧的下端部两点分别固 定在所述振动单元基座上及质量块上，"n"形簧顶部固定贴有一个平面镜片， 镜片平面法线两测距镜片10-15公分距离处，分别装有一个点光源及一个光电 池或一个光点位移敏感器件。
当所述振动单元振动时，带动"n"形簧左右擅动，从而使镜片反射光线 在不同角度间来回扇形扫动，反射光斑照在接收点处的光电池上，摆处于平衡位 置时光斑将在中间，其光电流输出基本为o，当光斑左右摆动时在其表面产生出
不同的光电流，通过A/D转换电路就可以得到数字振动信号。
本实用新型的有益效果是，这种多个换能器的数字式地震仪能测出微弱的 远震，使仪器灵敏度明显提高，实现了一套仪器可最多综合三套仪器的功能，为 地震监测及预报研究起到了有效的作用。
图1为装配在该地震仪中的一个分量振动单元的组成结构图； 图2为所述地震仪组成的方框示意图； 图3为一个分量振动单元的连接示意图；图4为光杠杆放大的光电换能器； 图5为光电池的检测电路图。
具体实施方式
参照图1，表示装配在该地震仪中的一个分量振动单元的组成结构图，图 中1表示一个弹簧性连接片，它将该分量振动单元中的质量块2弹性地连接到固 定在基座上的立柱体，质量块2为马碲形，其马蹄形内部设有差动电容换能器3， 连接于该差动电容换能器设有两个动圈换能器，它们分别是一侧的大直径的动圈 换能器8、 9，其中8与9分别代表两组线圈，即测量短周期振动的线圈8及大 反馈线圈9，另一侧的小直径的动圈换能器IO、 11，其中10与11分别代表另两 组线圈，即标定线圈IO及小反馈线圈11，在质量块下部一角处，沿与轴芯线平 行的位置方向装有一个光杠杆放大的光电换能器，它包含一个"n"形簧弹性片 4及贴在弹性片顶部的一个平面镜片5，镜片平面法线两侧距离镜片10-15公分 处分别装有一个点光源6及一个光电池7，光电池处也可以用一个光点位移敏感 器件来代之。
参照图2为所述地震仪组成部件的方框示意图，表示出在一个机箱内装有 三个方向即X向、Y向、Z向的分量振动单元，多个换能器分别从三维方向采集 及转换数据，均以三个方向输出数字信号。
参照图3表示每一个分量振动单元的各部件连接示意图。 参照图4表示光杠杆放大的光电换能器光路示意图，图中OA为振动轴， 作为摆的旋转轴，B为"n"形簧片4上的一个连接点，5为贴在"n"形簧弹 性片上的平面镜，D为"n"形簧在原位时镜面法线方向，E为簧片振动偏转后 的法线方向，F为点光源所在处，G为"n"形簧在原位时反射光点的位置，H
为"n"形簧偏转后反射光点位置。
参照图5，为光电池的检测电路图，图中7表示光电池，接受镜片反射光 后在光电池产生电流，经检测及A/D转换后以数字振动信号输出。
权利要求1.一种多个换能器的数字式地震仪，包括三维空间的三个分量振动单元及每个振动单元所含有的换能器，该换能器的数量最多可同时含有三种，它们是两个动圈换能器、一个电容换能器、一个光电换能器，其特征在于，所述两个动圈换能器与电容换能器装置在同一个轴芯线上，与轴芯线平行的位置方向处，装有一个光杠杆放大的光电换能器，各换能器连接到A/D模数转换器，各个分量的各个换能器分别以数字振动信号输出。
2. 根据权利要求1所述的多个换能器的数字式地震仪，其特征在于所述两个动圈换能器分置于两个同轴芯线的独立磁回路中，每一个动圈换能器包含一组 以上换能线圈。
3. 根据权利要求1所述的多个换能器的数字式地震仪，其特征在于所述的光杠杆放大的光电换能器，有一个可左右擅动的"n"形簧弹性结构片，在"n" 形簧的下端部两点分别固定在所述振动单元基座上及质量块上，"n"形簧弹性片顶部固定贴有一个平面镜片，镜片平面法线两侧距镜片10-15公分距离处，分别装有一个点光源及一个光电池或一个光点位移敏感器件。
专利摘要一种多个换能器的数字式地震仪，属于地震测量仪器领域，包括三维空间的三个分量振动单元及每个振动单元所含有的换能器，该换能器的数量最多可同时含有三种，它们是两个动圈换能器、一个电容换能器、一个光电换能器，其特征在于，所述两个动圈换能器与电容换能器装置在同一个轴芯线上，与轴芯线平行的位置方向处，装有一个光杠杆放大的光电换能器，各换能器连接到A/D模数转换器，各个分量的各个换能器分别以数字振动信号输出。这种多个换能器的数字式地震仪能测出微弱的远震，使仪器灵敏度明显提高，实现了一套仪器可最多综合三套仪器的功能，为地震监测及预报研究起到了有效的作用。
文档编号G01V1/16GK201063062SQ200720170118
公开日2008年5月21日 申请日期2007年8月9日 优先权日2007年8月9日
发明者万季梅, 陆其鹄, 陆建松 申请人:万季梅