專利名稱：電動(dòng)式地震振源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)式地震振源裝置，即可以對(duì)地層、地基、建筑物(包括房屋、水壩、墻體等)施加一個(gè)激振力(正弦波或隨機(jī)波)的裝置。該裝置主要應(yīng)用于分析和研究地層、地基以及建筑物的抗震性能和地層構(gòu)造，以評(píng)價(jià)地層和地基的下沉量、夯實(shí)程度以及建筑物的抗震性能特指標(biāo)。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)地層、地基、建筑物(包括房屋、水壩、墻體等)等對(duì)象進(jìn)行抗震性能以及地層構(gòu)造的研究已受到相關(guān)部門(mén)的重視。然而要深入研究水壩、房屋、地基、地層的抗震性能和地層構(gòu)造，需要一種振源裝置。對(duì)于地震研究來(lái)說(shuō)，有了這種裝置可以對(duì)大地施加一個(gè)激振力(正弦波或隨機(jī)波)，然后通過(guò)測(cè)量?jī)x收接地波振動(dòng)的反饋信息來(lái)可分析和研究地震波的情況，得出地層的結(jié)構(gòu)，推測(cè)地層的下沉量。對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)(包括房屋、水壩、墻體等)，施加一個(gè)激振力(正弦波或隨機(jī)波)，可進(jìn)行抗地震性能的研究。對(duì)于地基來(lái)說(shuō)，施加一個(gè)激振力(正弦波或隨機(jī)波)，可進(jìn)行地基力學(xué)性能研究，如評(píng)價(jià)地基夯實(shí)程度以及推測(cè)地基內(nèi)是否有空洞等。
據(jù)申請(qǐng)人了解，目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)這方面的報(bào)道極少，有關(guān)這方面的產(chǎn)品、儀器和設(shè)備仍是空白。而國(guó)外生產(chǎn)這種產(chǎn)品的廠家很少，有關(guān)這種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、性能尚不清楚。
然而，可以預(yù)測(cè)隨著認(rèn)識(shí)水平的提高，未來(lái)的市場(chǎng)前景看好，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提出一種能夠適應(yīng)野外惡劣環(huán)境工作，且移動(dòng)方便的電動(dòng)式地震振源裝置。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于包括一臺(tái)體組件，該組件主要由臺(tái)體、勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路構(gòu)成，臺(tái)體中央垂直設(shè)有穿芯孔，勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路在臺(tái)體內(nèi)部環(huán)繞穿芯孔固定設(shè)置；
一穿芯支撐軸組件，該組件主要由支撐軸和驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成，支撐軸穿過(guò)臺(tái)體的穿芯孔，支撐軸與穿芯孔之間設(shè)有間隙，驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)應(yīng)勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路設(shè)置在支撐軸上；一上下導(dǎo)輪組件，該組件主要由上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組構(gòu)成，上導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體上部位置，并且至少由三個(gè)導(dǎo)向輪組成，各導(dǎo)向輪環(huán)繞支撐軸均勻布置，導(dǎo)向輪的輪緣與支撐軸外緣接觸；下導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體下部位置，并且至少由三個(gè)導(dǎo)向輪組成，各導(dǎo)向輪環(huán)繞支撐軸均勻布置，導(dǎo)向輪的輪緣與支撐軸外緣接觸，以此在臺(tái)體與支撐軸之間構(gòu)成垂直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；一下臺(tái)面支撐組件，該組件主要由下臺(tái)面和一組彈性支撐元件構(gòu)成，下臺(tái)面固定在支撐軸底部，下臺(tái)面的底部設(shè)有一與大地接觸的平面，一組彈性支撐元件圍繞支撐軸中心均勻布置，并支撐在下臺(tái)面與臺(tái)體之間的垂直方向上；一移動(dòng)滾輪組件，該組件主要由三個(gè)或四個(gè)滾輪構(gòu)成，滾輪通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)安裝在下臺(tái)面上。
上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下1、上述方案中，為了臺(tái)體與支撐軸之間在垂直方向上導(dǎo)向更加平穩(wěn)，所述上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組均采用四個(gè)導(dǎo)向輪，四個(gè)導(dǎo)向輪環(huán)繞支撐軸均布。
2、上述方案中，所述彈性支撐元件采用支撐彈簧或空氣彈簧，但由于空氣彈簧由橡膠材料制成，在野外工作易老化，因此采用圓柱壓縮彈簧效果更好。這里要注意的是在設(shè)計(jì)圓柱壓縮彈簧時(shí)要使一階共振頻率接近空氣彈簧的一階共振頻率。
3、上述方案中，所述支撐軸上部設(shè)有上臺(tái)面和骨架，骨架中央設(shè)置中心孔，支撐軸上部套接在中心孔中，頂部由上臺(tái)面通過(guò)緊固件將骨架與支撐軸固定成一體結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)線圈繞制在骨架上。所述骨架周向大膽的設(shè)計(jì)采用四根筋板，替代傳統(tǒng)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈骨架設(shè)計(jì)中采用八根筋板的做法。
4、關(guān)于本實(shí)用新型的供電問(wèn)題，為了適應(yīng)野外作業(yè)，其供電方式采用直流供電的設(shè)計(jì)。
5、關(guān)于本實(shí)用新型的電路控制部分與目前現(xiàn)有電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)的電路控制部分基本相同。
本實(shí)用新型的原理和工作過(guò)程在設(shè)計(jì)原理上電動(dòng)式地震振源裝置與電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)類似，但電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是臺(tái)體固定，動(dòng)圈振動(dòng)，而地震振源則是臺(tái)體振動(dòng)，并將該振動(dòng)通過(guò)彈性支撐元件傳遞給下臺(tái)面，最后由下臺(tái)面?zhèn)鹘o大地。其工作過(guò)程是把振動(dòng)源(即激振器)下臺(tái)面接觸大地，通過(guò)數(shù)字控制儀開(kāi)關(guān)，功率放大器把訊號(hào)放大，給驅(qū)動(dòng)線圈一個(gè)正弦或隨機(jī)電信號(hào)，臺(tái)體就振動(dòng)起來(lái)，在下臺(tái)面上感受到振動(dòng)，并把該振動(dòng)傳給大地，并用一個(gè)或二個(gè)加速度傳感器把地波反饋回來(lái)，進(jìn)行分析和研究。
由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1、由于本實(shí)用新型采用直流供電方式，無(wú)需動(dòng)力電源。
2、由于本實(shí)用新型適應(yīng)野外惡劣環(huán)境工作。
3、由于本實(shí)用新型在下臺(tái)面上設(shè)置有三個(gè)或四個(gè)滾輪，因此在野外作業(yè)時(shí)移動(dòng)更加方便。
4、由于本實(shí)用新型臺(tái)體運(yùn)動(dòng)，為提高臺(tái)體的導(dǎo)向能力，采用穿芯軸大導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了導(dǎo)向性能。


附圖1為本實(shí)用新型原理示意圖；附圖2為本實(shí)用新型應(yīng)用實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；以上附圖中1、臺(tái)體；2、勵(lì)磁線圈；3、導(dǎo)磁回路；4、穿芯孔；5、支撐軸；6、驅(qū)動(dòng)線圈；7、上臺(tái)面；8、骨架；9、導(dǎo)向輪；10、導(dǎo)向輪；11、下臺(tái)面；12、支撐彈簧；13、平面；14、滾輪。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種電動(dòng)式地震振源系統(tǒng)，由地震振源裝置和控制電路兩部分組成。
所述控制電路主要由振動(dòng)控制儀和功率放大器組成。振動(dòng)控制儀的功能是產(chǎn)生頻率和波形能滿足要求的激振信號(hào)，并按照試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)振動(dòng)量級(jí)以實(shí)現(xiàn)可控制的振動(dòng)。功率放大器是地震振源裝置推動(dòng)電源，它是把來(lái)自信號(hào)源的小功率信號(hào)放大，供給驅(qū)動(dòng)線圈足夠的不失真功率的驅(qū)動(dòng)電源。關(guān)于振動(dòng)控制儀和功率放大器這兩部分具體結(jié)構(gòu)形式可參照現(xiàn)有電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)的相應(yīng)部分，這里不做詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖1和圖2所示，地震振源裝置由臺(tái)體組件、穿芯支撐軸組件、上下導(dǎo)輪組件、下臺(tái)面支撐組件、移動(dòng)滾輪組件和鎖緊結(jié)構(gòu)幾部分組成。
所述臺(tái)體組件主要由臺(tái)體1、勵(lì)磁線圈2和導(dǎo)磁回路3構(gòu)成，臺(tái)體1中央垂直設(shè)有穿芯孔4，勵(lì)磁線圈2和導(dǎo)磁回路3在臺(tái)體1內(nèi)部環(huán)繞穿芯孔4固定設(shè)置。
所述穿芯支撐軸組件主要由支撐軸5、驅(qū)動(dòng)線圈6、上臺(tái)面7和骨架8組成。支撐軸5穿過(guò)臺(tái)體1的穿芯孔4，支撐軸5與穿芯孔4之間設(shè)有間隙。上臺(tái)面7和骨架8固定在支撐軸5上部，骨架8中央設(shè)置中心孔，支撐軸5上部套接在中心孔中，頂部由上臺(tái)面7通過(guò)緊固件將骨架8與支撐軸5固定成一體，驅(qū)動(dòng)線圈6繞制在骨架8上。所述骨架8周向設(shè)置四根筋板。
所述上下導(dǎo)輪組件主要由上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組構(gòu)成，上導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體1上部位置，并且由四個(gè)導(dǎo)向輪9組成，四個(gè)導(dǎo)向輪9環(huán)繞支撐軸5均勻布置，導(dǎo)向輪9的輪緣與支撐軸5外緣接觸；下導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體1下部位置，并且由四個(gè)導(dǎo)向輪10組成，四個(gè)導(dǎo)向輪10環(huán)繞支撐軸5均勻布置，導(dǎo)向輪10的輪緣與支撐軸外緣接觸，以此在臺(tái)體1與支撐軸5之間構(gòu)成垂直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。
所述下臺(tái)面支撐組件主要由下臺(tái)面11和四個(gè)支撐彈簧12(圓柱壓縮彈簧)構(gòu)成，下臺(tái)面11固定在支撐軸5底部，下臺(tái)面11的底部設(shè)有一與大地接觸的平面13，四個(gè)支撐彈簧12圍繞支撐軸5中心均勻布置，并支撐在下臺(tái)面11與臺(tái)體1之間的垂直方向上。
所述移動(dòng)滾輪組件由四個(gè)滾輪14構(gòu)成，滾輪14通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)安裝在下臺(tái)面11上。工作時(shí)收上去，讓下臺(tái)面接觸大地。不工作時(shí)把滾輪組件放下去，機(jī)器就能移動(dòng)。
所述鎖緊結(jié)構(gòu)(圖中未畫(huà)出)可以由鎖緊螺栓構(gòu)成，該鎖緊螺栓從上臺(tái)面7對(duì)應(yīng)下方臺(tái)體1的位置向下擰，其目的在于防止運(yùn)輸過(guò)程中臺(tái)體1向上竄動(dòng)，對(duì)臺(tái)體1向上的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限位。
本實(shí)施例工作時(shí)，臺(tái)體1振動(dòng)，在結(jié)構(gòu)方面驅(qū)動(dòng)線圈6和上臺(tái)面7、支撐軸5、下臺(tái)面11剛性連接，感受振動(dòng)，通過(guò)下臺(tái)面11與大地接觸把激振力(正弦信號(hào)或隨機(jī)信號(hào))傳給大地。通過(guò)與下臺(tái)面11連接的加速度傳感器或者裝在大地上的加速度傳感器，把地波振動(dòng)情況反饋到測(cè)量?jī)x進(jìn)行分析和研究。本設(shè)備是可移動(dòng)式，無(wú)需動(dòng)力電源，采用直流供電方式，可以在野外惡劣環(huán)境中工作。
本實(shí)施例的技術(shù)參數(shù)如下a、供電方式 蓄電池b、額定正弦激振力10000N額定隨機(jī)激振力 10000Nc、工作頻率范圍 5～3000Hzd、最大加速度10m/s2e、最大位移(p-p) 51mmf、活動(dòng)部分質(zhì)量 1000kg
由以上技術(shù)參數(shù)可以看出設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)1、臺(tái)體重達(dá)1000kg，上下51mm(p-p)振動(dòng)，在設(shè)計(jì)中導(dǎo)向裝置剛度要大，支撐臺(tái)體的圓柱壓縮彈簧支撐重量大自振頻率要低，要接近空氣彈簧2～3Hz。
2、要使臺(tái)體振動(dòng)的力和波形真實(shí)的在地面上再現(xiàn)，就要精心地設(shè)計(jì)上、下臺(tái)面，支撐軸和驅(qū)動(dòng)線圈的結(jié)構(gòu)剛度，使它們的共振頻率在5～3000Hz以外。
3、采用無(wú)骨架驅(qū)動(dòng)線圈繞制方法，提高結(jié)構(gòu)剛度和可靠性，設(shè)計(jì)的上面骨架部分，大膽采用4根筋板替代傳統(tǒng)的8根筋板，加厚筋板的厚度，一是安裝上導(dǎo)輪組件的需要；另一方面又不影響其結(jié)構(gòu)剛度。
4、由于臺(tái)體振動(dòng)，自重約1000kg又很重，要在野外惡劣環(huán)境工作，所以支撐和導(dǎo)向都非常重要。為此，設(shè)計(jì)了大滾輪導(dǎo)向組件和圓柱壓縮彈簧作支撐，自振頻率設(shè)計(jì)在2～3Hz以內(nèi)。
5、野外作業(yè)無(wú)三相動(dòng)力電源，要專門(mén)設(shè)計(jì)采用直流供電的電源。
上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于包括一臺(tái)體組件，該組件主要由臺(tái)體、勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路構(gòu)成，臺(tái)體中央垂直設(shè)有穿芯孔，勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路在臺(tái)體內(nèi)部環(huán)繞穿芯孔固定設(shè)置；一穿芯支撐軸組件，該組件主要由支撐軸和驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成，支撐軸穿過(guò)臺(tái)體的穿芯孔，支撐軸與穿芯孔之間設(shè)有間隙，驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)應(yīng)勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路設(shè)置在支撐軸上；一上下導(dǎo)輪組件，該組件主要由上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組構(gòu)成，上導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體上部位置，并且至少由三個(gè)導(dǎo)向輪組成，各導(dǎo)向輪環(huán)繞支撐軸均勻布置，導(dǎo)向輪的輪緣與支撐軸外緣接觸；下導(dǎo)輪組安裝在臺(tái)體下部位置，并且至少由三個(gè)導(dǎo)向輪組成，各導(dǎo)向輪環(huán)繞支撐軸均勻布置，導(dǎo)向輪的輪緣與支撐軸外緣接觸，以此在臺(tái)體與支撐軸之間構(gòu)成垂直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；一下臺(tái)面支撐組件，該組件主要由下臺(tái)面和一組彈性支撐元件構(gòu)成，下臺(tái)面固定在支撐軸底部，下臺(tái)面的底部設(shè)有一與大地接觸的平面，一組彈性支撐元件圍繞支撐軸中心均勻布置，并支撐在下臺(tái)面與臺(tái)體之間的垂直方向上；一移動(dòng)滾輪組件，該組件主要由三個(gè)或四個(gè)滾輪構(gòu)成，滾輪通過(guò)伸縮機(jī)構(gòu)安裝在下臺(tái)面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于所述上導(dǎo)輪組和下導(dǎo)輪組均采用四個(gè)導(dǎo)向輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于所述彈性支撐元件采用支撐彈簧或空氣彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于所述支撐軸上部設(shè)有上臺(tái)面和骨架，骨架中央設(shè)置中心孔，支撐軸上部套接在中心孔中，頂部由上臺(tái)面通過(guò)緊固件將骨架與支撐軸固定成一體結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)線圈繞制在骨架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于所述骨架周向設(shè)置四根筋板。
專利摘要一種電動(dòng)式地震振源裝置，其特征在于包括臺(tái)體組件、穿芯支撐軸組件、上下導(dǎo)輪組件、下臺(tái)面支撐組件以及移動(dòng)滾輪組件，臺(tái)體組件由臺(tái)體、勵(lì)磁線圈和導(dǎo)磁回路構(gòu)成；穿芯支撐軸組件由支撐軸和驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成，支撐軸穿過(guò)臺(tái)體的穿芯孔，驅(qū)動(dòng)線圈設(shè)置在支撐軸上；上下導(dǎo)輪組件在臺(tái)體與支撐軸之間構(gòu)成由導(dǎo)向輪形成的垂直導(dǎo)向結(jié)構(gòu)；下臺(tái)面支撐組件由下臺(tái)面和一組彈性支撐元件構(gòu)成，下臺(tái)面的底部與大地接觸，一組彈性支撐元件支撐在下臺(tái)面與臺(tái)體之間的垂直方向上；移動(dòng)滾輪組件由滾輪構(gòu)成，形成可移動(dòng)支撐結(jié)構(gòu)。本方案能夠適應(yīng)野外惡劣環(huán)境工作，且移動(dòng)方便。工作時(shí)，給驅(qū)動(dòng)線圈一個(gè)正弦或隨機(jī)電信號(hào)，臺(tái)體振動(dòng)，并將該振動(dòng)通過(guò)彈性支撐元件傳給下臺(tái)面，最后由下臺(tái)面?zhèn)鹘o大地。
文檔編號(hào)G01V1/02GK2814437SQ20052007489
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者陳俊, 張國(guó)湘 申請(qǐng)人:蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司