專利名稱：水域工程物探?jīng)_擊震源及其全自動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水域工程物探設(shè)備，提出一種適用于水域地震映象法或其他的水域地震方法進(jìn)行的工程物探勘察震源裝置。
水域工程物探中的地震映象法是一種非常有效的水域工程物探新方法，可以高效、快速、廉價(jià)地解決許多水上鉆探難以解決的工程地質(zhì)問題，但其震源是個難題。我們知道，在水域進(jìn)行地震勘探時，先在水中激發(fā)短脈沖應(yīng)力波，應(yīng)力波通過水體向水下地層傳播，然后在不同地層界面產(chǎn)生反射。通過設(shè)在水中的接收傳感器來接收反射波信息而達(dá)到分辨地層的目的，對于水域工程物探勘察而言，產(chǎn)生的應(yīng)力波需要有以下幾個指標(biāo)1．為了使應(yīng)力波有較大的穿透能力，頻率范圍應(yīng)在500-1000Hz。
2．振動波余振要小，一般在1.5-2個子波。
3．能量要大，至少要達(dá)到2000焦耳以上。
以往水上地震法采用的炸藥振源、子彈振源、電火花振源和氣槍震源對勘察十幾米到幾十米深度甚至淺至幾米深度不適用，因?yàn)檫@些振源能量雖大，但有氣泡效應(yīng)，噪聲掩蓋了幾十毫秒以內(nèi)的主要有用信號，且有些設(shè)備龐大，工程中難以使用；另有一些震源如聲脈沖、超聲波震源雖無氣泡效應(yīng)，但由于能量太小、頻率太高，應(yīng)力波難以穿透水下堅(jiān)硬土層。
本發(fā)明提出一種產(chǎn)生大能量寬頻沖擊應(yīng)力波的方法，并設(shè)計(jì)出產(chǎn)生這種震源的裝置。
圖一為該方法的原理在圖一中1為容器殼體，用8-10mm厚鋼板焊成約2.0m×1.0m×1.0m的容器，容器上部鋼板用螺栓、橡膠墊圈與容器壓密，使之不漏水。容器外形制成船型，以利于在水中勘探時減少水對其阻力。尼龍沖擊頭2在機(jī)械動力的帶動下向喇叭狀口3處錘墊4沖擊，使之產(chǎn)生震動應(yīng)力波，喇叭狀口3起應(yīng)力波傳播定向作用。用不同材料的錘墊可以改變沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力波頻率，容器底必須貼上厚約3cm的木板5，以消除共振及余振。殼體6必須為雙層，中間充以發(fā)泡塑料。在殼體內(nèi)空余位置也充以發(fā)泡塑料7，以消除共振及余振。喇叭狀口3處的鋼材厚度應(yīng)小于容器厚度，厚度為5cm，喇叭狀口3與容器底的交角為45度，這樣有利于喇叭狀口處產(chǎn)生大能量低頻震動，減少能量損失。
圖二為設(shè)計(jì)的裝置。
在圖二中容器內(nèi)的單相異步電動機(jī)1轉(zhuǎn)速為1440轉(zhuǎn)/分，功率為1.5千瓦，其動力通過變速比為1∶50的減速機(jī)2帶動偏心渦輪3運(yùn)動，使壓桿4一頭壓下，另一頭翹起。運(yùn)動半圈后沖擊頭6在拉彈簧5的拉力下迅速向下沖擊，沖擊能量可通過加大彈簧力來達(dá)到，激發(fā)頻率可通過改變墊層材料來達(dá)到，沖擊時間間隔可通過減速機(jī)變擋來實(shí)現(xiàn)，沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力波在喇叭狀口處向水下傳播。觸發(fā)開關(guān)7產(chǎn)生觸發(fā)信號供記時用。
使用這種裝置可達(dá)到以下幾個指標(biāo)1、沖擊能量達(dá)3000焦耳以上；2、沖擊時間間隔在1-2秒；3、激發(fā)應(yīng)力波中心頻率在500～900Hz；4、激發(fā)應(yīng)力波延續(xù)一般在1.5～2個子波。
權(quán)利要求
1.水域工程物探地震法的震源，它的外殼是一個金屬容器，容器底為喇叭形，應(yīng)力波的產(chǎn)生靠機(jī)械動力帶動尼龍棒或金屬棒沖擊容器底產(chǎn)生，沖擊處有不同材料的錘墊，以改變沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力波頻率；金屬容器是雙層的、內(nèi)部充以吸音材料(如發(fā)泡塑料)充填物，容器底貼上木板，容器內(nèi)多余空間亦充填吸音材料，以消除余振和共振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的震源方式設(shè)計(jì)的一套全自動沖擊裝置，其內(nèi)容有電機(jī)、減速機(jī)、偏心渦輪、壓桿、受拉彈簧、尼龍錘、錘墊、觸發(fā)開關(guān)等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2所述的震源，其工作特征是電動機(jī)轉(zhuǎn)動，通過減速機(jī)變速，帶動偏心輪轉(zhuǎn)動，使壓桿一頭壓下，另一頭翹起，而后在彈簧拉力下迅速向下沖擊，沖擊能量可通過加大彈簧力來達(dá)到，激發(fā)頻率可通過改變墊層材料來達(dá)到，沖擊間隔時間可通過減速機(jī)變擋來實(shí)現(xiàn)，沖擊產(chǎn)生的應(yīng)力波在喇叭狀口處定向向水下傳播。
全文摘要
本發(fā)明提出一種在水中產(chǎn)生大能量寬頻沖擊應(yīng)力波的方法,產(chǎn)生的應(yīng)力波除了能量大、頻帶寬外,還余振小,能定向傳播,克服了以往大能量震源因氣泡效應(yīng),頻帶窄或余振長的缺陷,達(dá)到水域工程勘察的目的。并設(shè)計(jì)出產(chǎn)生這種震源的裝置。該方法的原理是通過機(jī)械動力帶動兩剛性物體互相撞擊產(chǎn)生震動波,震動產(chǎn)生的應(yīng)力波在水中通過喇叭狀口定向傳播,產(chǎn)生應(yīng)力波的物體周圍空間充填吸音材料和減震材料來消除余振。利用該方法原理設(shè)計(jì)的全自動沖擊裝置是由電機(jī)、減速機(jī)、偏心渦輪、壓桿、受拉彈簧、尼龍錘、錘墊和觸發(fā)開關(guān)等組成。
文檔編號G01V1/38GK1288163SQ99117849
公開日2001年3月21日 申請日期1999年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月13日
發(fā)明者劉云禎, 李哲生, 林榕 申請人:福建省建筑設(shè)計(jì)研究院