一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，由支撐腳支撐底座，底座上端面與容器底部連接，容器注入液體，液體漂浮浮桶，浮桶上端連接支撐臺(tái)，支撐臺(tái)上端面連接若干根支撐桿，支撐桿上端連接頂板，頂板中心孔懸掛拉簧，拉簧懸掛支撐框架，支撐框架下邊框內(nèi)側(cè)中心與支撐軸下端連接，支撐軸上端連接定位錐，定位錐錐尖與支撐模塊下端面凹點(diǎn)接觸，支撐模塊外徑與組合板的中心孔連接，組合板上端面的四邊角分別連接一根上端頭向外彎曲反向垂直向下的力偶擺桿。組合板下端面的四邊角分別垂直連接一根力矩?cái)[桿，力矩?cái)[桿下端與拾震器連接，拾震器上面固定加速度傳感器和方位傳感器，力矩?cái)[桿與力偶擺桿的力矩?cái)?shù)值相等。計(jì)算機(jī)、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)線距離底座＜10m。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì) 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，尤其是 能利用剛性單向力偶垂直擺拾震器抵消重力場(chǎng)阻力作用后將微弱的地球整體顫振物理數(shù) 值信號(hào)真實(shí)、完整、清晰記錄下來(lái)的監(jiān)測(cè)儀器。

【背景技術(shù)】
[0002] 自1952年11月4日美國(guó)人貝尼奧夫（H. Benioff)發(fā)現(xiàn)地球存在周期約為57分 鐘的長(zhǎng)周期振動(dòng)后，人們已觀測(cè)到數(shù)千個(gè)本征振蕩頻率波譜。波譜中大致具有球型振蕩和 環(huán)型振蕩兩類(lèi)振蕩頻率。
[0003] 2006年許紹燮院士發(fā)表了《大尺度地層內(nèi)的分層運(yùn)動(dòng)》的學(xué)術(shù)報(bào)告。該報(bào)告利用 JCZ-1超寬頻帶地震儀記錄的數(shù)據(jù)，觀察到大尺度層塊活動(dòng)的直接證據(jù)--大尺度地層垂 直同步運(yùn)動(dòng)。報(bào)告提出："格爾木地震臺(tái)2001年11月10日由JCZ-1地震儀采樣得到的大 空間跨度單脈沖信號(hào)與2001年11月14日發(fā)生在昆侖山口西M8. 1大地震有關(guān)聯(lián)"。報(bào)告 還特別指出："大空間跨度單脈沖信號(hào)反映的是地球整體同步顫振"。
[0004] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人將許紹燮院士提供的大空間跨度單脈沖信號(hào)波形圖與地球自 由振蕩波形圖進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，地球球型振蕩的波形圖特征是具有周期性。其本征振蕩頻 率的頻譜反映出的物理機(jī)制是地球整體在太空中受某一種能量驅(qū)動(dòng)在某一區(qū)域的往復(fù)位 移運(yùn)動(dòng)。地球整體同步顫振的波形圖特征是不具有周期性。其大空間跨度單脈沖信號(hào)的頻 譜反映出的物理機(jī)制是地球受某一種能量驅(qū)動(dòng)在某一區(qū)域的非零加速度單向位移運(yùn)動(dòng)。
[0005] 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)人通過(guò)分析地球整體同步顫振不具有周期性的物理機(jī)制認(rèn)為： "地球整體同步顫振是日地恒星行星動(dòng)力系統(tǒng)因內(nèi)部平衡機(jī)制的原因地球調(diào)整角動(dòng)量發(fā)生 的整體顫振，地球在其角動(dòng)量調(diào)整到位后，將保持在日地恒星行星動(dòng)力系統(tǒng)中角動(dòng)量平衡 的空間位置相對(duì)運(yùn)動(dòng)"。其原理是天體系統(tǒng)角動(dòng)量調(diào)整時(shí)出現(xiàn)的一種天體瞬間單向加速度 位移運(yùn)動(dòng)的自然現(xiàn)象。其驅(qū)動(dòng)能量直接來(lái)源于天體系統(tǒng)；如日地恒星行星動(dòng)力系統(tǒng)中的太 陽(yáng)、地球外小行星撞擊。而地球球型振蕩驅(qū)動(dòng)能量卻是；如核爆炸、火山爆發(fā)、地震等不同自 然現(xiàn)象傳遞的不同形式的、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的能量。
[0006] 既然，天體系統(tǒng)角動(dòng)量的微小調(diào)整能夠向地球提供整體同步顫振的能量，那么，天 體系統(tǒng)傳遞到地球的能量就不會(huì)自動(dòng)消失。這個(gè)能量將聚集到地球內(nèi)部運(yùn)移某一數(shù)值的地 核流體物質(zhì)向特定的內(nèi)地幔方向位移。某一數(shù)值的地核流體物質(zhì)碰撞擠壓內(nèi)地幔形成地球 某地區(qū)地層巖石應(yīng)力陡然增大，就會(huì)使某地區(qū)巖石破裂而發(fā)生地震。2001年11月10日由 JCZ-1地震儀采樣得到大空間跨度單脈沖信號(hào)之后，2001年11月14日果真發(fā)生了昆侖山 口西M8. 1大地震。這充分證明：天體系統(tǒng)的角動(dòng)量調(diào)整是引起地球大地震的"力源"。此類(lèi) 地球大地震應(yīng)該稱之為"天體系統(tǒng)力源地震"，它比地球地層構(gòu)造地震大若干個(gè)數(shù)量級(jí)。地 球表面發(fā)生的破壞性大地震都是天體系統(tǒng)力源地震所為。人們應(yīng)該將具有單脈沖特征的地 球球型瞬間顫振信號(hào)與地震前兆聯(lián)系起來(lái)。
[0007] 誠(chéng)然，天體系統(tǒng)角動(dòng)量的調(diào)整能夠引起巨大的地球整體同步顫振，那人們?yōu)槭裁?沒(méi)有在地球整體同步顫振時(shí)觀察到水庫(kù)中的水突然沖垮大壩呢？這因?yàn)?，水?kù)中的水跟隨 地球整體同步相對(duì)銀河慣性坐標(biāo)系顫振時(shí)，沒(méi)有相對(duì)地球引力場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，其只受到萬(wàn)有引力 的作用。還因?yàn)椋f(wàn)有引力比地球引力的分布密度小10 11個(gè)數(shù)量級(jí)，其比地球引力對(duì)水庫(kù)中 的水的垂直穩(wěn)定作用小的太多，所以，水庫(kù)中的水不可能突然沖垮大壩。
[0008] 既然如此，那地球整體同步顫振時(shí)出現(xiàn)的信號(hào)就必然是一種非常非常微弱的信 號(hào)。具有機(jī)械和電子放大功能的地震儀才能監(jiān)測(cè)到地球整體同步顫振。雖然，JCZ-1地震 儀采樣得到了大空間跨度單脈沖信號(hào)。但是，由于JCZ-1地震儀是寬頻帶地震儀，其的擺臂 還不足1〇〇_，其機(jī)械放大倍數(shù)小根本不能記錄到包含地球整體同步顫振時(shí)間、速率、方向 等物理數(shù)值的信號(hào)。JCZ-1地震儀選擇BB :20Hz?360s，LP :360Sec?3600Sec的觀測(cè)頻 帶設(shè)想記錄動(dòng)態(tài)范圍達(dá)140dB的所有信號(hào)，其愿望是好的，但結(jié)果卻是什么都記錄不清楚。 即便地震工作者應(yīng)用JCZ-1地震儀采樣得到了無(wú)物理數(shù)值的大空間跨度單脈沖信號(hào)也是 不敢提前發(fā)出地震預(yù)報(bào)的。
[0009] 由此，依據(jù)天體系統(tǒng)角動(dòng)量調(diào)整引發(fā)地球整體同步顫振原理，人們應(yīng)該將監(jiān)測(cè)的 視角從地球局部地層的震動(dòng)轉(zhuǎn)移到地球整體顫振。有必要設(shè)計(jì)制造專(zhuān)門(mén)對(duì)地球整體同步顫 振頻段（〇?1000Hz)響應(yīng)的儀器。所制造的儀器不但要能過(guò)濾空間背景噪聲，而且還要能 抵消地球引力場(chǎng)對(duì)拾震器投影產(chǎn)生的重力垂直阻尼作用，才能夠精確記錄到包含地球整體 同步顫振時(shí)間、速率、方向等的物理數(shù)值信號(hào)。依據(jù)信號(hào)中的物理參數(shù)，地震工作者才能計(jì) 算出大空間跨度單脈沖信號(hào)所前兆的地震，從而及時(shí)發(fā)出地震預(yù)報(bào)。
[0010] 目前，中國(guó)專(zhuān)利局2009202923129號(hào)專(zhuān)利提出了監(jiān)測(cè)記錄地球整體同步顫振大空 間跨度單脈沖信號(hào)的裝置，但其技術(shù)方案中對(duì)磁懸浮重錘（拾震器）的零摩擦定位設(shè)計(jì)不 夠合理，并且，沒(méi)有附加能抵消地球引力場(chǎng)對(duì)拾震器投影產(chǎn)生的重力垂直阻尼作用的裝置。 經(jīng)實(shí)踐證明，其技術(shù)方案的預(yù)測(cè)儀不能記錄到包含地球整體顫振時(shí)間、速率、方向等物理數(shù) 值的地球整體顫振單脈沖前兆信號(hào)。
[0011] 鑒于此，有必要對(duì)2009202923129號(hào)專(zhuān)利中磁懸浮重錘（拾震器）的零摩擦定位 設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，并且，還要增加能抵消地球引力場(chǎng)對(duì)拾震器投影產(chǎn)生重力垂直阻尼作用的 裝置。其目的不但要記錄到包含地球整體顫振時(shí)間、速率、方向等物理數(shù)值的單脈沖前兆信 號(hào)，還要實(shí)現(xiàn)對(duì)即將發(fā)生的地震提供能量、運(yùn)移方向、速率、釋放地點(diǎn)的物理數(shù)值信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 為了克服2009202923129號(hào)專(zhuān)利存在對(duì)磁懸浮重錘拾震器零摩擦定位設(shè)計(jì)的不 合理，沒(méi)有安裝能抵消地球引力場(chǎng)對(duì)拾震器投影產(chǎn)生重力阻尼作用的裝置，以至無(wú)法采集 記錄包括時(shí)間、速率、方向等物理數(shù)值的地球整體顫振單脈沖前兆信號(hào)的缺陷，本實(shí)用新型 提供一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)。系對(duì)拾震器附加一個(gè)剛性 的、具有反向力偶垂直擺的懸掛裝置，從而，既有效抵消了重力對(duì)拾震器的垂直阻尼作用， 又使拾震器實(shí)現(xiàn)了趨近于零摩擦的精確定位。
[0013] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0014] 1、將支撐剛性單向力偶垂直擺拾震器的支撐臺(tái)固定連接在浮桶的上端，并且，浮 桶整體垂直漂浮在一個(gè)容器內(nèi)的液體中；
[0015] 2、在支撐臺(tái)的上端面垂直固定連接若干根支撐桿，若干根支撐桿的上端固定連接 頂板，頂板的中心點(diǎn)由拉簧懸掛支撐框架；
[0016] 3、在支撐框架的下邊框內(nèi)側(cè)上部中心孔垂直固定連接支撐軸的下部外徑，支撐軸 上端固定連接錐尖向上的定位錐，定位錐錐尖與支撐模塊下端面中心凹點(diǎn)活動(dòng)點(diǎn)接觸，支 撐模塊外徑與組合板的中心孔固定連接，組合板上端面的四邊角部位分別固定連接一根上 端頭向外反向彎曲向下低于定位錐錐尖的力偶擺桿，組合板下端面的四邊角分別固定連接 一根垂直力矩?cái)[桿；
[0017] 4、若干根力矩?cái)[桿下端頭分別與拾震器的上端面四邊角部位固定連接。拾震器上 端面固定連接無(wú)線加速度傳感器和無(wú)線方位傳感器，拾震器下端面固定連接一個(gè)電池架， 電池架上端面固定連接蓄電池。電池架下端面中心孔固定連接力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼。由力矩 擺桿、拾震器、傳感器、蓄電池、力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼組成的正向慣性擺錘的力矩?cái)?shù)值與力偶 擺桿、力偶擺桿調(diào)整砝碼組成的反向慣性擺錘力矩?cái)?shù)值相等；
[0018] 本實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的有益效果 是：
[0019] 1、利用液體隔離支撐臺(tái)與地面的接觸，能夠?qū)σ磺信c地球整體顫振無(wú)關(guān)的地球表 面震動(dòng)躁聲"虛假信號(hào)"進(jìn)行液體過(guò)濾。
[0020] 2、利用機(jī)械緩沖拉簧隔離支撐臺(tái)與剛性單向力偶垂直擺拾震器之間的共震，能夠 對(duì)一切與地球整體顫振無(wú)關(guān)的空間聲波躁聲"虛假信號(hào)"進(jìn)行機(jī)械緩沖過(guò)濾。
[0021] 3、支撐軸上端固定連接的定位錐錐尖與支撐模塊下端面中心凹點(diǎn)活動(dòng)點(diǎn)接觸定 位，不但使拾震器與地球表面的摩擦趨近于零，還使拾震器能夠與地球同步顫振。
[0022] 4、組合板上部的若干根力偶擺桿與下部若干根力矩?cái)[桿的長(zhǎng)度相等，并且，力偶 擺桿的上端頭向外反向彎曲向下低于定位錐的錐尖。將一個(gè)垂直力矩?cái)[改進(jìn)為一種剛性單 向力偶垂直擺，有效抵消了重力對(duì)拾震器水平向位移的阻力作用。
[0023] 總之，本實(shí)用新型地震計(jì)利用對(duì)地球在三維空間中向任一方向瞬間單向加速度位 移引起的整體顫振都能夠靈敏響應(yīng)的拾震器測(cè)量地球整體顫振；能夠真實(shí)、完整、清晰記錄 到包括時(shí)間、速率、方向等物理數(shù)值的地球整體顫振單脈沖前兆信號(hào)。從而，依據(jù)此前兆信 號(hào)的初始物理參數(shù)能夠計(jì)算出地球內(nèi)部能量聚集運(yùn)移的方向、速率、能量大小、能量釋放地 點(diǎn)、能量釋放時(shí)間的地震前兆物理數(shù)值信息。其精度高、不失真?？勺鳛榈厍蚣磳l(fā)生的 "天體系統(tǒng)力源地震"短臨預(yù)測(cè)的依據(jù)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025] 圖1是實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的整體 結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖2是本實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的結(jié) 構(gòu)縱向A-A剖面不意圖。
[0027] 圖3是本實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的結(jié) 構(gòu)橫向B-B剖面不意圖。
[0028] 圖4是本實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)的剛 性單向力偶垂直擺拾震器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖1、圖2、圖3、圖4中：1、容器，2、液體，3、外殼，4、支撐桿，5、支撐框架，6、力偶擺 桿，7、組合板，8、拉簧，9、支撐模塊，10、頂板，11、定位錐，12、支撐軸，13、力矩?cái)[桿，14、力偶 擺桿砝碼螺絲，15、力偶擺桿調(diào)整砝碼，16、方位傳感器節(jié)點(diǎn)，17、拾震器，18、方位傳感器電 池，19、電池架，20、支撐臺(tái)，21、阻力板、22、液體閥門(mén)，23、底座，24、力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼，25、 浮桶固定螺母，26、密封圈，27、浮桶固定螺絲，28、力矩?cái)[桿砝碼螺絲，29、加速度傳感器電 池，30、加速度傳感器節(jié)點(diǎn)，31、支撐腳，32、浮桶，33、計(jì)算機(jī)，34、無(wú)線網(wǎng)關(guān)，35、數(shù)據(jù)線。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：如圖1、圖2、圖3、圖4所 示，底座（23)的下端面邊緣按平均角度分別與若干根支撐腳（31)的上端固定連接，底座 (23)的中心孔與容器（1)底部中心孔同心相對(duì)，底座（23)的上端面與容器（1)的底部下端 面由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，底座（23)的中心孔內(nèi)置放密封圈（26)，密封圈（26)的內(nèi)徑由下而 上穿過(guò)一個(gè)浮桶固定螺絲（27)，容器（1)的外徑下部圓孔內(nèi)固定連接一個(gè)液體閥門(mén)（22)， 容器（1)無(wú)上端面蓋，容器（1)內(nèi)注入液體（2)，液體（2)的液面漂浮一個(gè)浮桶（32)，浮桶 (32) 底部下端面按平均角度垂直固定連接若干個(gè)阻力板（21)，浮桶（32)底部中心與浮桶 固定螺母（25)上端同心并由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，浮桶（32)上端面中心與支撐臺(tái)（20)同心 并由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，支撐臺(tái)（20)的上端面邊緣按均等角度分別與若干根支撐桿（4)下 端內(nèi)徑的螺絲緊固連接，若干根支撐桿（4)的上端內(nèi)徑分別固定連接一根螺絲，4根支撐桿 (4)的上端內(nèi)徑螺絲分別穿過(guò)頂板（10)四邊角的圓孔并由螺絲帽緊固連接，頂板（10)的 中心孔懸掛拉簧（8)，拉簧（8)下端懸掛支撐框架（5)，支撐框架（5)的下邊框內(nèi)側(cè)上部中 心孔與支撐軸（12)的外徑下部螺絲固定連接，支撐軸（12)上端與定位錐（11)的底部同心 固定連接，定位錐（11)的錐尖與支撐模塊（9)下端面中心凹點(diǎn)活動(dòng)點(diǎn)接觸定位，支撐模塊 (9)的外徑與組合板（7)的中心孔固定連接，組合板（7)的4邊角分別鉆1個(gè)孔，4個(gè)孔內(nèi) 分別固定連接一根伸出組合板（7)上、下端面的螺絲，組合板（7)上端面的4根螺絲分別與 4根力偶擺桿（6)的短桿段端頭內(nèi)徑緊固連接，力偶擺桿（6)的橫桿段垂直于短桿外彎，力 偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段垂直于橫桿下彎，4根力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段端頭垂直向下并低于定 位錐（11)的錐尖，4根力偶擺桿￠)的長(zhǎng)桿段端頭內(nèi)徑分別與一個(gè)力偶擺桿砝碼螺絲（14) 的上部外徑緊固連接，4根力偶擺桿砝碼螺絲（14)的外徑螺紋分別旋入一個(gè)力偶擺桿調(diào)整 砝碼（15)，組合板（7)下端面的4根螺絲分別與4根力矩?cái)[桿（13)的上端內(nèi)徑緊固連接，4 根力矩?cái)[桿（13)垂直向下，4根力矩?cái)[桿（13)的下端內(nèi)徑分別由螺絲與拾震器（17)的四 邊角緊固連接，拾震器（17)上端面固定連接一個(gè)加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和一個(gè)方位傳感 器節(jié)點(diǎn)（16)，拾震器（17)下端面由螺絲固定連接一個(gè)電池架（19)，電池架（19)上端面固 定連接一個(gè)加速度傳感器電池（29)和一個(gè)方位傳感器電池（18)，電池架（19)的中心孔與 力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)上部外徑固定連接，力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)外徑螺紋旋入一個(gè)力 矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)，外殼（3)是一個(gè)有蓋無(wú)底的圓桶，外殼（3)的下端與底座（23)的上 端面邊緣由螺絲緊固連接，計(jì)算機(jī)（33)置放在距離底座（23) < 10m的空間位置中，計(jì)算機(jī) (33) 硬盤(pán)內(nèi)安裝加速度傳感器（30)、方位傳感器（16)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理軟件和G I S地理 信息處理軟件以及地球內(nèi)部能量聚集及傳遞的數(shù)學(xué)計(jì)算分析軟件，無(wú)線網(wǎng)關(guān)（34)置放在 距離底座（23) < 10m的空間位置中，無(wú)線網(wǎng)關(guān)（34)與計(jì)算機(jī)（33)之間由數(shù)據(jù)線（35)聯(lián) 接，若干個(gè)支撐腳（31)堅(jiān)直置放在地球某一板塊較穩(wěn)定積巖上部的地殼表面。
[0031] 本實(shí)用新型一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)實(shí)施例只對(duì) 地球整體同步顫振頻段向應(yīng)。儀器中的拾震器（28)需要與地球表面的地殼充分的耦合。因 此，本實(shí)用新型實(shí)施例的4根支撐腳（31)堅(jiān)直置放在地球某一板塊較穩(wěn)定積巖上部的地殼 表面。4根支撐腳（31)是外徑為30mm、內(nèi)徑為25mm、長(zhǎng)度為80mm的金屬管或碳纖維管，4根 支撐腳（31)的上端與底座（23)的下端面邊緣按90°角的間隔分別固定連接。底座（23) 為金屬材料或碳纖維材料制成的圓盤(pán)，外直徑300mm，中心孔直徑30mm，厚度10mm，其作用 是支撐容器（1)。
[0032] 容器⑴是一個(gè)有底無(wú)蓋的圓桶，外徑262mm,內(nèi)徑260mm，桶高450mm。容器（1) 的底部中心孔直徑30mm，與底座（23)的中心孔相對(duì)，底座（23)的上端面與容器（1)的 底部由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接。底座（23)的中心孔內(nèi)置放密封圈（26)，密封圈（26)的外徑 30mm，密封圈（26)的內(nèi)徑18mm，密封圈（26)的內(nèi)徑穿過(guò)一根直徑為20mm的浮桶固定螺絲 (27)。容器（1)的外徑下部鉆一個(gè)直徑20_的孔，孔內(nèi)固定連接一個(gè)液體閥門(mén)（22)。容 器（1)內(nèi)注入的液體（2)是不易揮發(fā)的油脂液體。以往的研究發(fā)現(xiàn)，地面最低噪聲曲線大 約在0. 00278Hz (360Sec)，由最小的地噪聲到大地震動(dòng)態(tài)的地表脈動(dòng)，其范圍能達(dá)到200dB 以上。在此動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，一些干擾信號(hào)與地球整體同步顫振信號(hào)疊加在一起難以區(qū)分。因 而，液體（2)的作用就是要對(duì)一切干擾信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾。同時(shí)，液體（2)還要對(duì)浮桶（32)起 到支撐作用。
[0033] 浮桶（32)漂浮在液體（2)中，液體（2)的液面高度為380mm。浮桶（32)是外徑為 220mm、內(nèi)徑為219mm、高度為250mm的兩端有端面蓋的密封桶，浮桶（32)的浮力為7. 5kg。 浮桶（32)底部按平均角度垂直橫向固定連接的若干個(gè)阻力板（21)為40mmX40mmX2mm的 金屬板，阻力板（21)的總質(zhì)量為80g。浮桶固定螺母（25)內(nèi)徑為20mm、外徑為100mm，高為 100mm，質(zhì)量為5kg。浮桶（32)設(shè)計(jì)為上輕下重的結(jié)構(gòu)形式，使其在液體（2)中產(chǎn)生不倒翁 效應(yīng)，以保證浮桶（32)上端面支撐臺(tái)（20)上端面固定的支撐桿（4)不會(huì)發(fā)生大的傾斜。
[0034] 浮桶（32)上端面中心與支撐臺(tái)（20)同心并由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，支撐臺(tái)（20)是 直徑為220mm、厚為10mm的碳纖維圓盤(pán)。支撐臺(tái)（20)的上端面邊緣部位按均等角度鉆4個(gè) 直徑為10mm的孔，孔內(nèi)徑有螺紋，4個(gè)孔分別與4根支撐桿（4)下端內(nèi)徑的螺絲緊固連接。 4根支撐桿（4)垂直向上，4根支撐桿（4)是外直徑為14mm、內(nèi)徑為10mm、長(zhǎng)度為1200mm 的碳纖維管，4根支撐桿（4)的上端內(nèi)徑分別固定連接一根10mm螺絲。4根支撐桿（4)的 上端內(nèi)徑螺絲分別穿過(guò)頂板（10)4邊角的4個(gè)孔，并且由螺絲帽緊固連接。頂板（10)是 200mmX 200mmX 2mm的正方形碳纖維板。頂板（10)的中心孔懸掛一根拉簧（8)，拉簧（8)的 拉力為3kg。拉簧（8)下端懸掛支撐框架（5)。支撐框架（5)是縱向懸掛的長(zhǎng)方形碳纖維 型材框架，碳纖維型材橫截面為25mmX25mm，長(zhǎng)方形框架長(zhǎng)300mm，寬250mm。支撐框架（5) 的下邊框內(nèi)側(cè)上部中心孔與支撐軸（12)的外徑下部螺絲固定連接，支撐軸（12)上端同心 固定連接定位錐（11)，支撐軸（12)是直徑為10mm、長(zhǎng)為40mm的金屬。定位錐（11)上端圓 錐體錐尖鑲嵌新疆和田軟玉，新疆和田軟玉的硬度為6. 5度，研磨硬度為9度，軟玉錐尖角 度為45度。定位錐（11)與支撐模塊（9)下端面中心凹點(diǎn)活動(dòng)點(diǎn)接觸定位。支撐模塊（9) 是一個(gè)直徑為15mm、高為20mm的圓柱體形金屬，支撐模塊（9)的下端面中心孔鑲嵌一顆直 徑為5mm、高為3mm的藍(lán)寶石，藍(lán)寶石的摩氏硬度為9度。藍(lán)寶石下端面中心研磨圓錐體形 凹點(diǎn)，凹點(diǎn)的深度為1mm，凹點(diǎn)的角度為120度。支撐模塊（9)的外徑與一塊組合板（7)的 中心孔固定連接，組合板（7)是100_X100_X 2mm的正方形碳纖維板，組合板（7)的4邊 角鉆4個(gè)直徑為10mm的孔，4個(gè)孔內(nèi)分別固定連接一根伸出組合板（7)上、下端面的螺絲， 螺絲的直徑為l〇mm、長(zhǎng)為30mm。伸出組合板（7)上端面的4根螺絲分別與4根力偶擺桿 (6)的短桿段端頭內(nèi)徑緊固連接，力偶擺桿（6)是外直徑為12_、內(nèi)直徑為10_、總長(zhǎng)度為 500mm的碳纖維管，總質(zhì)量m = 146g。其短桿段長(zhǎng)度為50mm，其橫桿段長(zhǎng)度為50mm，其長(zhǎng)桿 段長(zhǎng)度為400mm。4根力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段端頭反向垂直向下并低于定位錐（11)的錐 尖，4根力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段端頭內(nèi)徑分別與一根力偶擺桿砝碼螺絲（14)的上端外徑緊 固連接，每一根力偶擺桿砝碼螺絲（14)的質(zhì)量為50g，每一根力偶擺桿砝碼螺絲（14)的外 徑螺紋旋入一個(gè)力偶擺桿調(diào)整砝碼（15)。每一個(gè)力偶擺桿調(diào)整砝碼（15)的質(zhì)量為200g。
[0035] 伸出組合板（7)下端面的4根螺絲分別與4根力矩?cái)[桿（13)的上端頭內(nèi)徑緊固 連接。4根力矩?cái)[桿（13)是外徑為12mm、內(nèi)徑為10mm、長(zhǎng)為500mm的碳纖維管，總質(zhì)量m =146g。其下端頭內(nèi)徑螺絲分別與拾震器（17)的4邊角圓孔緊固連接。拾震器（17)是 100mmX100mmX2mm的正方形碳纖維板，其質(zhì)量為50g。拾震器（17)上端面固定置放一個(gè) 加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和一個(gè)方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)，拾震器（17)下端面由螺絲固定連接 一個(gè)電池架（19)。電池架（19)是lOOmmX lOOmmX 2mm的正方形碳纖維板，其質(zhì)量為50g。 電池架（19)上端面固定置放加速度傳感器電池（29)和方位傳感器電池（18)，總質(zhì)量m = 430g。電池架（19)下端面的中心孔與力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)上部外徑固定連接。力矩?cái)[ 桿砝碼螺絲（28)的質(zhì)量為50g。力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)的質(zhì)量為226g。
[0036] 組合成的剛性單向力偶垂直擺拾震器（17)質(zhì)量塊裝置由支撐軸（12)支撐后，組 合板（7)需要達(dá)到水平狀態(tài)。若未達(dá)到水平狀態(tài)，應(yīng)調(diào)整4個(gè)力偶擺桿調(diào)整砝碼（15)的上、 下位置使組合板（7)達(dá)到水平狀態(tài)。繼而，還要在其中1個(gè)力偶擺桿調(diào)整砝碼（15)的最低 點(diǎn)實(shí)加一個(gè)水平方向上的拉力使力偶擺桿調(diào)整砝碼（15)水平位移5cm，并用電子計(jì)量器記 錄拉力數(shù)值。然后，在力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)的最低點(diǎn)實(shí)加一個(gè)水平方向上的拉力作用力 矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)水平位移5cm，并且用電子計(jì)量器記錄拉力數(shù)值。兩個(gè)數(shù)值不相等，可 調(diào)整力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)在力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)的上、下位置，調(diào)整到兩個(gè)拉力數(shù)值 相等，剛性單向力偶垂直擺總力矩的重力場(chǎng)阻尼數(shù)值即等于零。剛性單向力偶垂直擺拾震 器裝置的力矩?cái)?shù)值為lkg · m。此時(shí)，剛性單向力偶垂直擺拾震器裝置調(diào)試標(biāo)定合格。
[0037] 本實(shí)用新型實(shí)施例垂直向擺體由拉簧（8)下端懸掛的支撐框架（5)及支撐軸（12) 支撐的剛性單向力偶垂直擺拾震器（17)質(zhì)量塊裝置構(gòu)成。此擺體彈性系統(tǒng)能夠?qū)?lái)自于 空間聲波振動(dòng)引起的干擾信號(hào)進(jìn)行機(jī)械減震過(guò)濾，同時(shí)擴(kuò)展拾震器（17)在垂直方向上位 移的自由度。拾震器（17)質(zhì)量塊裝置可圍繞拉簧（8)構(gòu)成的虛軸上、下垂直位移，采用高 精度加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)可檢測(cè)擺體相對(duì)于地震計(jì)底座（23) 的垂直向微位移速率數(shù)值。
[0038] 本實(shí)用新型實(shí)施例水平向擺體采用了 "門(mén)式"結(jié)構(gòu)，并且在力矩?cái)[桿（13)的反 方向上附加了反方向的力偶擺桿（6)，力偶擺桿（6)和力矩?cái)[桿（13)的長(zhǎng)度數(shù)值相等，并 且，力偶擺桿（6)和力矩?cái)[桿（13)對(duì)支撐模塊（9)的扭動(dòng)方向相同。因此，組合成的剛性 單向力偶垂直擺拾震器在地球顫振慣性力作用下能夠圍繞支撐軸（12)構(gòu)成的虛軸在水平 面內(nèi)360°任一方向上水平移動(dòng)。采用高精度加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和方位傳感器節(jié)點(diǎn) (16) 可檢測(cè)擺體相對(duì)于地震計(jì)底座（23)的水平向微位移速率數(shù)值。
[0039] 雖然，液體柔性過(guò)濾和機(jī)械減震過(guò)濾的設(shè)計(jì)似乎讓人感覺(jué)本發(fā)明實(shí)施例的拾震器 (17) 與地球表面的耦合有點(diǎn)不夠穩(wěn)定。其實(shí)不然，拾震器（17)只有在這種似穩(wěn)非穩(wěn)的耦合 狀態(tài)中才能對(duì)地球在三維空間中向任一方向瞬間單向加速度位移引起的整體顫振靈敏響 應(yīng)。
[0040] 加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)的敏感軸線有箭頭標(biāo)出方向（垂 直方向敏感軸線垂直地面），信號(hào)傳輸通道按照其所標(biāo)出的垂直向和水平向標(biāo)線確定。
[0041] 加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)是購(gòu)買(mǎi)嘉興振恒電子科技有限公司生產(chǎn)的5842無(wú)線三軸 加速度傳感器節(jié)點(diǎn)，是無(wú)線通訊傳輸數(shù)值信號(hào)的傳感器。其性能參數(shù)見(jiàn)表1 :
[0042] 表1 5842型無(wú)線加速度傳感器節(jié)點(diǎn)性能參數(shù)表
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，包括容器（1)，液體（2)， 外殼（3)，支撐桿（4)，支撐框架（5)，力偶擺桿（6)，組合板（7)，拉簧（8)，支撐模塊（9)，頂 板（10)，定位錐（11)，支撐軸（12)，力矩?cái)[桿（13)，力偶擺桿砝碼螺絲（14)，力偶擺桿調(diào)整 砝碼（15)，方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)，拾震器（17)，方位傳感器電池（18)，電池架（19)，支撐臺(tái) (20)，阻力板（21)，液體閥門(mén)（22)，底座（23)，力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)，浮桶固定螺母（25)， 密封圈（26)，浮桶固定螺絲（27)，力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)，加速度傳感器電池（29)，加速度 傳感器節(jié)點(diǎn)（30)，支撐腳（31)，浮桶（32)，計(jì)算機(jī)（33)，無(wú)線網(wǎng)關(guān)（34)，數(shù)據(jù)線（35)，其特 征在于：底座（23)的下端面邊緣按平均角度分別與若干根支撐腳（31)的上端固定連接，底 座（23)的中心孔與容器（1)底部中心孔同心相對(duì)，底座（23)的上端面與容器（1)的底部 下端面由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，底座（23)的中心孔內(nèi)置放密封圈（26)，密封圈（26)的內(nèi)徑 由下而上穿過(guò)一個(gè)浮桶固定螺絲（27)，容器（1)的外徑下部圓孔內(nèi)固定連接一個(gè)液體閥門(mén) (22) ，容器（1)無(wú)上端面蓋，容器（1)內(nèi)注入液體（2)，液體（2)的液面漂浮一個(gè)浮桶（32)， 浮桶（32)底部下端面按平均角度垂直固定連接若干個(gè)阻力板（21)，浮桶（32)底部中心與 浮桶固定螺母（25)上端同心并由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，浮桶（32)上端面中心與支撐臺(tái)（20) 同心并由環(huán)氧樹(shù)脂粘合連接，支撐臺(tái)（20)的上端面邊緣按均等角度分別與若干根支撐桿 (4)下端內(nèi)徑的螺絲緊固連接，若干根支撐桿（4)的上端內(nèi)徑分別固定連接一根螺絲，4根 支撐桿（4)的上端內(nèi)徑螺絲分別穿過(guò)頂板（10)四邊角的圓孔并由螺絲帽緊固連接，頂板 (10)的中心孔懸掛拉簧（8)，拉簧⑶下端懸掛支撐框架（5)，支撐框架（5)的下邊框內(nèi)側(cè) 上部中心孔與支撐軸（12)的外徑下部螺絲固定連接，支撐軸（12)上端與定位錐（11)的底 部同心固定連接，定位錐（11)的錐尖與支撐模塊（9)下端面中心凹點(diǎn)活動(dòng)點(diǎn)接觸定位，支 撐模塊（9)的外徑與組合板（7)的中心孔固定連接，組合板（7)的4邊角分別鉆1個(gè)孔，4 個(gè)孔內(nèi)分別固定連接一根伸出組合板（7)上、下端面的螺絲，組合板（7)上端面的4根螺絲 分別與4根力偶擺桿（6)的短桿段端頭內(nèi)徑緊固連接，力偶擺桿（6)的橫桿段垂直于短桿 外彎，力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段垂直于橫桿下彎，4根力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段端頭垂直向下并 低于定位錐（11)的錐尖，4根力偶擺桿（6)的長(zhǎng)桿段端頭內(nèi)徑分別與一個(gè)力偶擺桿砝碼螺 絲（14)的上部外徑緊固連接，4根力偶擺桿砝碼螺絲（14)的外徑螺紋分別旋入一個(gè)力偶擺 桿調(diào)整砝碼（15)，組合板（7)下端面的4根螺絲分別與4根力矩?cái)[桿（13)的上端內(nèi)徑緊 固連接，4根力矩?cái)[桿（13)垂直向下，4根力矩?cái)[桿（13)的下端內(nèi)徑分別由螺絲與拾震器 (17)的四邊角緊固連接，拾震器（17)上端面固定連接一個(gè)加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和一個(gè) 方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)，拾震器（17)下端面由螺絲固定連接一個(gè)電池架（19)，電池架（19) 上端面固定連接一個(gè)加速度傳感器電池（29)和一個(gè)方位傳感器電池（18)，電池架（19)的 中心孔與力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)上部外徑固定連接，力矩?cái)[桿砝碼螺絲（28)外徑螺紋旋 入一個(gè)力矩?cái)[桿調(diào)整砝碼（24)，外殼（3)是一個(gè)有蓋無(wú)底的圓桶，外殼（3)的下端與底座 (23) 的上端面邊緣由螺絲緊固連接，計(jì)算機(jī)（33)置放在距離底座（23) < 10m的空間位置 中，計(jì)算機(jī)（33)硬盤(pán)內(nèi)安裝加速度傳感器（30)、方位傳感器（16)的信號(hào)數(shù)據(jù)處理軟件和GI S地理信息處理軟件以及地球內(nèi)部能量聚集及傳遞的數(shù)學(xué)計(jì)算分析軟件，無(wú)線網(wǎng)關(guān)（34)置 放在距離底座（23) < 10m的空間位置中，無(wú)線網(wǎng)關(guān)（34)與計(jì)算機(jī)（33)之間由數(shù)據(jù)線（35) 聯(lián)接，若干個(gè)支撐腳（31)堅(jiān)直置放在地球某一板塊較穩(wěn)定積巖上部的地殼表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的定位錐（11)上端錐尖鑲嵌研磨硬度數(shù)值大的軟玉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的支撐模塊（9)的下端面中心孔鑲嵌一顆摩氏硬度數(shù)值大的寶石，并且，寶 石的下端面中心研磨圓錐體型的凹點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的加速度傳感器節(jié)點(diǎn)（30)和方位傳感器節(jié)點(diǎn)（16)是無(wú)線通訊傳輸數(shù)值信 號(hào)的傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的拾震器（17)對(duì)地球在三維空間中向任一方向瞬間加速度位移引起的整 體顫振都能夠靈敏響應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的力偶擺桿（6)和力矩?cái)[桿（13)的長(zhǎng)度數(shù)值相等，并且，力偶擺桿（6)和力 矩?cái)[桿（13)對(duì)支撐模塊（9)的扭動(dòng)方向相同。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的力偶擺桿（6)和力矩?cái)[桿（13)的慣性作用方向相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的計(jì)算機(jī)（33)的硬盤(pán)內(nèi)安裝有G I S地理信息處理軟件和地球內(nèi)部能量聚 集及傳遞的數(shù)學(xué)計(jì)算分析軟件，并且，地球內(nèi)部能量聚集及傳遞的數(shù)學(xué)計(jì)算分析軟件編程 確定了若干個(gè)特定的數(shù)學(xué)計(jì)算公式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種剛性單向力偶垂直擺拾震器的地球整體顫振地震計(jì)，其 特征在于：所述的計(jì)算機(jī)（33)輸出的是具備三維仿真動(dòng)態(tài)圖像和動(dòng)態(tài)物理數(shù)值的地震前 兆息。
【文檔編號(hào)】G01V1/18GK204116616SQ201420591443
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】董長(zhǎng)軍 申請(qǐng)人:嘉興禾工能源科技有限公司