七通道多功能海底地震儀制造技術

本發明專利技術一種七通道多功能海底地震儀，涉及地震技術，用于海底地震觀測、油氣勘探和地質調查。包括塑料儀器艙、脫鉤機構和沉耦架，塑料儀器艙內的玻璃艙球頂部裝有水聲壓力傳感器，內部裝有７通道數字采集器、姿控寬帶地震計、高頻檢波器、水聲通訊模塊、無線信標機、ＧＰＳ、電子羅盤和組合電源。脫鉤機構固定在塑料儀器艙球的上部與沉耦架通過耐腐蝕拉緊鋼絲連接，儀器回收時，通過電腐蝕原理熔斷鋼絲后，塑料儀器艙自然上浮回收。沉耦架為海底地震儀工作時提供穩定的基座。本發明專利技術集成了用于天然地震觀測的三分量姿控寬帶地震計、用于人工氣槍震源觀測的三分量高頻檢波器和水聲壓力傳感器，可實現多用途的海底地震探測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術七通道多功能海底地震儀涉及海洋地震觀測

技術介紹
2000年開始，在863高技術計劃支持下，中國科學院地質與地球物理 研究所自主研制了高頻海底數字地震儀并在南海成功試驗，記錄到大容量 氣槍震源信號，反演出深達莫霍面的研究區地殼結構，成為863 "深水油 氣勘探技術"項目中的一個亮點。隨著油氣勘探向深水和海洋殘留盆地 發展的進程以及對天然氣水合物的勘探研究需求，對海底數字地震儀性能 指標的要求也越來越高(比如要適應大于3000m的水深、提高分辨率和連 續工作時間等)。海底地震儀特別是寬帶海底地震儀引進問題上一直受到國外的限制， 使我國多家地球科學研究單位的引進計劃被擱置。
技術實現思路
本專利技術的目的是公開一種七通道多功能海底地震儀，是在己有高頻海 底地震儀的基礎上，通過對國外產品技術的消化吸收改進而成，其提高了 性能指標，可以滿足海洋科學研究與海洋油氣探測的需要。為達到上述目的，本專利技術的技術解決方案是一種七通道多功能海底地震儀，包括塑料儀器艙、玻璃儀器艙球、 脫鉤機構、沉耦架；玻璃儀器艙球固裝于塑料儀器艙內，脫鉤機構位于塑 料儀器艙頂端，沉耦架位于金屬儀器艙底端；在脫鉤機構與沉耦架之間以 拉緊鋼絲固接，將塑料儀器艙固定于沉耦架中；其中電池組通過O型圈放置在玻璃艙球下半圓；三分量姿控寬帶地震計、三分量高頻檢波器通過螺釘組合在一起成為一個地震計組合體與玻璃艙 球內部的常平裝置支架通過軸承連接，可以自由旋轉，工作角度可達30聲通訊模塊固定在以三分量姿控寬帶地震 計、三分量高頻檢波器為一體的地震計組合體上方，使玻璃艙球內部成為一個整體；在玻璃儀器艙球外進行組裝、調試，然后將測試完成的儀器放進玻璃艙球內，通過玻璃艙球擠壓O型圈來固定內部裝置；姿控寬帶地震計、高頻檢波器、水聲壓力傳感器，這三種不同工作頻帶的儀器由7通道數字采集器，對三種儀器記錄的七組數據進行采集，使儀器能夠記錄天然地震信號和人工震源信號。所述的海底地震儀，其所述脫鉤機構為雙層結構，包括不銹鋼鏍柱、 鏍桿支撐板、繞絲固定板，其中，片狀環繞絲固定板和片狀環鏍桿支撐板 上下平行設置，以多數個不銹鋼鏍柱將兩者固接，其中兩個位于直徑上的鏍柱上端伸出固定板的上表面相互連接，構成吊鉤；鏍桿支撐板內孔直徑 與塑料儀器艙頂部外圓直徑相適配；片狀環繞絲固定板上表面設有正極、脫鉤滑塊、繞絲釘、負極，正極、 負極位于固定板內孔直徑方向的相對兩側，正極上套接壓絲墊片后螺接鎖 緊螺母，負極上套接負極保護套；在與正極、負極構成的直徑方向相垂直 的直徑方向上兩端，于固定板周緣上設有向圓心的凹槽，兩凹槽內各設有 一脫鉤滑塊，L狀脫鉤滑塊與凹槽相適配，其向上突起的固定壁中間有一 固接口，固接口供拉緊鋼絲纏繞連接，其底座上設有多個繞絲釘和一禁錮 鏍栓；在固定板上表面還設有多個繞絲釘，繞絲釘均勻分布，分布的位置 與正極、負極的位置構成圓環形；一熔斷鋼絲經正極和順序經所有的繞絲釘繞成環，并以鎖緊螺母和繞 絲釘固緊定位，將脫鉤滑塊固于固定板上，熔斷鋼絲與兩負極觸接；將塑料儀器艙置于沉耦架中，脫鉤機構置于塑料儀器艙頂端，鏍桿支 撐板內孔與塑料儀器艙頂端相接，以多根拉緊鋼絲纏繞于脫鉤滑塊的固接 口后，用多個鎖緊螺栓拉緊多根拉緊鋼絲，以固定塑料儀器艙；在固定塑料儀器艙后，卸掉脫鉤滑塊上的禁錮鏍栓，再利用鎖緊螺栓 來拉緊鋼絲調整儀器艙的緊固程度；在儀器回收時利用海水特性進行電腐 蝕熔斷鋼絲，脫鉤滑塊被拉緊鋼絲拉脫開，儀器艙即利用海水浮力上浮， 以便回收。所述的海底地震儀，其所述沉耦架，采用表面附著防銹漆的鋼鐵材料制成，在井字形上表面中部固設一固定圓盤，固定圓盤中心部有一圓環狀 突起，該圓環狀突起的直徑與塑料儀器艙底部外圓相適配，固定圓盤周緣 處均勻分布著固接的多數個向上正交的支撐桿，支撐桿上端固接有頂環， 頂環上均勻分布有多個鎖緊螺栓，頂環的內孔直徑大于塑料儀器艙的球直 徑；每個鎖緊螺栓與每根拉緊鋼絲下端可拆卸的固接，通過耐腐蝕拉緊鋼 絲與脫鉤機構緊密相連，其重量和體積適合于在下沉過程中控制下沉速度 和下沉姿態，并為地震儀在海底工作提供穩定的基座，儀器上浮后，沉耦 架丟棄在海水中。所述的海底地震儀，其所述姿控寬帶地震計為60秒-40Hz;高頻檢波 器為4. 5-200Hz。所述的海底地震儀，其海底流動地震觀測有兩種方式(1) 海底地震儀接收人工震源信號進行主動觀測，用高頻率的檢波 器，獲得的數據能夠反演海底較為精細的地質結構，但觀測的地質結構深 度淺，做二維觀測；(2) 海底地震儀接收天然地震信號進行被動觀測，用寬頻地震計， 以獲得的數據對地質結構進行分辨，觀測成本低、觀測的地質結構深度深， 做三維觀測。本專利技術的七通道多功能海底地震儀，內部結構一體化，在制造時間和 工作量上有了大幅度的縮減，操作簡單、方便，且減少了附加振顫。并且 以7個通道采集地震數據，數字記錄海底地震信息，采用無線藍牙技術進 行現場檢測，能夠在海上連續多次進行地震觀測作業，打破了國外對寬帶 海底地震儀的壟斷。附圖說明圖1為本專利技術的七通道多功能海底地震儀常平架裝置的結構圖； 圖2為本專利技術的七通道多功能海底地震儀脫鉤機構示意圖； 圖3為本專利技術的七通道多功能海底地震儀脫鉤機構的熔斷鋼絲繞線 示意圖4為本專利技術的七通道多功能海底地震儀外觀立體結構圖；圖5為本專利技術的七通道多功能海底地震儀總結構示意圖。 具體實施例方式請參閱圖1 圖5所示，為本專利技術的七通道多功能海底地震儀結構示 意圖。其中，直流電機l、常平環2、姿態調整電機3、三分量姿控寬帶地 震計4、電機套5、凸型底座(常平裝置支架1) 6、姿態傳感器7、半圓 壓板8 、三分量高頻檢波器9、軸承座(常平裝置支架2) 10、電池圈底 座11、軸承12、正極13、鎖緊螺母14、壓絲墊片15、不銹鋼鏍柱16、 鏍桿支撐板17、脫鉤滑塊18、繞絲釘19、不銹鋼吊鉤20、繞絲固定板21、 負極22、負極保護套23、熔斷鋼絲24、脫鉤機構25、塑料儀器艙26、拉 緊鋼27、沉耦架28、安全圈29、鎖緊鏍栓30、水聲壓力傳感器31、真空 氣嘴32、 GPS天線33、電子電路板34、玻璃儀器艙球35、 0型圈36、電 池組37、常平裝置38、耦合圈39、熔斷鋼絲熔斷點(兩處)40。還有凹槽211、固定壁181、固接口182，、底座183、禁錮鏍栓184、 固定圓盤281、圓環狀突起282、支撐桿283、頂環284。本專利技術的七通道多功能海底地震儀由塑料儀器艙26、脫鉤機構25、 沉耦架28三部分組成。一、塑料儀器艙塑料儀器艙26是 海底地震儀可回收部分，它是內部玻璃儀器艙球的 保護罩，玻璃儀器艙球內部采用單球一體化結構，主要包括(1)水聲通訊模塊釆用8位元FSK數字編碼。FSK編碼的解調電路包括了振幅檢測、相 位檢測、壓控振蕩器、比較輸出器等幾個部分。其基本原理是根據輸入 信號和本振信號的相位差，控制壓控振蕩器在一個相對較窄帶寬內( 400Hz)調節本振頻率，如果輸入信號頻率和本振頻率一致，相位差為 零，本振頻率鎖定，則編碼解調電路輸出為低電平，反之為高電平。兩個 編碼解調電路本振頻率分別為10KHz和12.5KHz，用以檢測信號中是否含 有對應的頻率信號。水聲傳輸的交混回響問題本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種七通道多功能海底地震儀，包括塑料儀器艙、玻璃儀器艙球、脫鉤機構、沉耦架；玻璃儀器艙球固裝于塑料儀器艙內，脫鉤機構位于塑料儀器艙頂端，沉耦架位于塑料儀器艙底端；在脫鉤機構與沉耦架之間以拉緊鋼絲固接，將塑料儀器艙固定于沉耦架中；其特征在于：　電池組通過Ｏ型圈放置在玻璃艙球內，三分量姿控寬帶地震計、三分量高頻檢波器通過螺釘組合在一起成為一個地震計組合體與玻璃艙球內部的常平裝置支架通過軸承連接，可以自由旋轉，工作角度可達３０度，電子電路、采集器系統、水聲通訊模塊固定在以三分量姿 控寬帶地震計、三分量高頻檢波器為一體的地震計組合體上方，使玻璃艙球內部成為一個整體，在玻璃儀器艙球外進行組裝、調試，然后將測試完成的儀器放進玻璃艙球內，通過玻璃艙球擠壓Ｏ型圈來固定內部裝置；　姿控寬帶地震計、高頻檢波器、水聲壓力傳感器，這 三種不同工作頻帶的儀器由７通道數字采集器，對三種儀器記錄的七組數據進行采集，使儀器能夠記錄天然地震信號和人工震源信號。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：游慶瑜，郝天珧，趙春蕾，
申請(專利權)人：中國科學院地質與地球物理研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]