专利名称：电动式地震振源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动式地震振源装置，即可以对地层、地基、建筑物(包括房屋、水坝、墙体等)施加一个激振力(正弦波或随机波)的装置。该装置主要应用于分析和研究地层、地基以及建筑物的抗震性能和地层构造，以评价地层和地基的下沉量、夯实程度以及建筑物的抗震性能特指标。
背景技术：
随着科学技术的发展，对地层、地基、建筑物(包括房屋、水坝、墙体等)等对象进行抗震性能以及地层构造的研究已受到相关部门的重视。然而要深入研究水坝、房屋、地基、地层的抗震性能和地层构造，需要一种振源装置。对于地震研究来说，有了这种装置可以对大地施加一个激振力(正弦波或随机波)，然后通过测量仪收接地波振动的反馈信息来可分析和研究地震波的情况，得出地层的结构，推测地层的下沉量。对于建筑物来说(包括房屋、水坝、墙体等)，施加一个激振力(正弦波或随机波)，可进行抗地震性能的研究。对于地基来说，施加一个激振力(正弦波或随机波)，可进行地基力学性能研究，如评价地基夯实程度以及推测地基内是否有空洞等。
据申请人了解，目前，国内有关这方面的报道极少，有关这方面的产品、仪器和设备仍是空白。而国外生产这种产品的厂家很少，有关这种设备的结构、性能尚不清楚。
然而，可以预测随着认识水平的提高，未来的市场前景看好，应用领域非常广泛。
发明内容
本实用新型提出一种能够适应野外恶劣环境工作，且移动方便的电动式地震振源装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种电动式地震振源装置，其特征在于包括一台体组件，该组件主要由台体、励磁线圈和导磁回路构成，台体中央垂直设有穿芯孔，励磁线圈和导磁回路在台体内部环绕穿芯孔固定设置；
一穿芯支撑轴组件，该组件主要由支撑轴和驱动线圈构成，支撑轴穿过台体的穿芯孔，支撑轴与穿芯孔之间设有间隙，驱动线圈对应励磁线圈和导磁回路设置在支撑轴上；一上下导轮组件，该组件主要由上导轮组和下导轮组构成，上导轮组安装在台体上部位置，并且至少由三个导向轮组成，各导向轮环绕支撑轴均匀布置，导向轮的轮缘与支撑轴外缘接触；下导轮组安装在台体下部位置，并且至少由三个导向轮组成，各导向轮环绕支撑轴均匀布置，导向轮的轮缘与支撑轴外缘接触，以此在台体与支撑轴之间构成垂直导向结构；一下台面支撑组件，该组件主要由下台面和一组弹性支撑元件构成，下台面固定在支撑轴底部，下台面的底部设有一与大地接触的平面，一组弹性支撑元件围绕支撑轴中心均匀布置，并支撑在下台面与台体之间的垂直方向上；一移动滚轮组件，该组件主要由三个或四个滚轮构成，滚轮通过伸缩机构安装在下台面上。
上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，为了台体与支撑轴之间在垂直方向上导向更加平稳，所述上导轮组和下导轮组均采用四个导向轮，四个导向轮环绕支撑轴均布。
2、上述方案中，所述弹性支撑元件采用支撑弹簧或空气弹簧，但由于空气弹簧由橡胶材料制成，在野外工作易老化，因此采用圆柱压缩弹簧效果更好。这里要注意的是在设计圆柱压缩弹簧时要使一阶共振频率接近空气弹簧的一阶共振频率。
3、上述方案中，所述支撑轴上部设有上台面和骨架，骨架中央设置中心孔，支撑轴上部套接在中心孔中，顶部由上台面通过紧固件将骨架与支撑轴固定成一体结构，驱动线圈绕制在骨架上。所述骨架周向大胆的设计采用四根筋板，替代传统电动振动台动圈骨架设计中采用八根筋板的做法。
4、关于本实用新型的供电问题，为了适应野外作业，其供电方式采用直流供电的设计。
5、关于本实用新型的电路控制部分与目前现有电动振动试验的电路控制部分基本相同。
本实用新型的原理和工作过程在设计原理上电动式地震振源装置与电动振动试验台类似，但电动振动试验台是台体固定，动圈振动，而地震振源则是台体振动，并将该振动通过弹性支撑元件传递给下台面，最后由下台面传给大地。其工作过程是把振动源(即激振器)下台面接触大地，通过数字控制仪开关，功率放大器把讯号放大，给驱动线圈一个正弦或随机电信号，台体就振动起来，在下台面上感受到振动，并把该振动传给大地，并用一个或二个加速度传感器把地波反馈回来，进行分析和研究。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、由于本实用新型采用直流供电方式，无需动力电源。
2、由于本实用新型适应野外恶劣环境工作。
3、由于本实用新型在下台面上设置有三个或四个滚轮，因此在野外作业时移动更加方便。
4、由于本实用新型台体运动，为提高台体的导向能力，采用穿芯轴大导向轮结构设计，进一步提高了导向性能。
附图1为本实用新型原理示意图；附图2为本实用新型应用实施例结构示意图；以上附图中1、台体；2、励磁线圈；3、导磁回路；4、穿芯孔；5、支撑轴；6、驱动线圈；7、上台面；8、骨架；9、导向轮；10、导向轮；11、下台面；12、支撑弹簧；13、平面；14、滚轮。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一种电动式地震振源系统，由地震振源装置和控制电路两部分组成。
所述控制电路主要由振动控制仪和功率放大器组成。振动控制仪的功能是产生频率和波形能满足要求的激振信号，并按照试验要求调节振动量级以实现可控制的振动。功率放大器是地震振源装置推动电源，它是把来自信号源的小功率信号放大，供给驱动线圈足够的不失真功率的驱动电源。关于振动控制仪和功率放大器这两部分具体结构形式可参照现有电动振动试验台的相应部分，这里不做详细描述。
参见图1和图2所示，地震振源装置由台体组件、穿芯支撑轴组件、上下导轮组件、下台面支撑组件、移动滚轮组件和锁紧结构几部分组成。
所述台体组件主要由台体1、励磁线圈2和导磁回路3构成，台体1中央垂直设有穿芯孔4，励磁线圈2和导磁回路3在台体1内部环绕穿芯孔4固定设置。
所述穿芯支撑轴组件主要由支撑轴5、驱动线圈6、上台面7和骨架8组成。支撑轴5穿过台体1的穿芯孔4，支撑轴5与穿芯孔4之间设有间隙。上台面7和骨架8固定在支撑轴5上部，骨架8中央设置中心孔，支撑轴5上部套接在中心孔中，顶部由上台面7通过紧固件将骨架8与支撑轴5固定成一体，驱动线圈6绕制在骨架8上。所述骨架8周向设置四根筋板。
所述上下导轮组件主要由上导轮组和下导轮组构成，上导轮组安装在台体1上部位置，并且由四个导向轮9组成，四个导向轮9环绕支撑轴5均匀布置，导向轮9的轮缘与支撑轴5外缘接触；下导轮组安装在台体1下部位置，并且由四个导向轮10组成，四个导向轮10环绕支撑轴5均匀布置，导向轮10的轮缘与支撑轴外缘接触，以此在台体1与支撑轴5之间构成垂直导向结构。
所述下台面支撑组件主要由下台面11和四个支撑弹簧12(圆柱压缩弹簧)构成，下台面11固定在支撑轴5底部，下台面11的底部设有一与大地接触的平面13，四个支撑弹簧12围绕支撑轴5中心均匀布置，并支撑在下台面11与台体1之间的垂直方向上。
所述移动滚轮组件由四个滚轮14构成，滚轮14通过伸缩机构安装在下台面11上。工作时收上去，让下台面接触大地。不工作时把滚轮组件放下去，机器就能移动。
所述锁紧结构(图中未画出)可以由锁紧螺栓构成，该锁紧螺栓从上台面7对应下方台体1的位置向下拧，其目的在于防止运输过程中台体1向上窜动，对台体1向上的运动进行限位。
本实施例工作时，台体1振动，在结构方面驱动线圈6和上台面7、支撑轴5、下台面11刚性连接，感受振动，通过下台面11与大地接触把激振力(正弦信号或随机信号)传给大地。通过与下台面11连接的加速度传感器或者装在大地上的加速度传感器，把地波振动情况反馈到测量仪进行分析和研究。本设备是可移动式，无需动力电源，采用直流供电方式，可以在野外恶劣环境中工作。
本实施例的技术参数如下a、供电方式 蓄电池b、额定正弦激振力10000N额定随机激振力 10000Nc、工作频率范围 5～3000Hzd、最大加速度10m/s2e、最大位移(p-p) 51mmf、活动部分质量 1000kg
由以上技术参数可以看出设计中应注意以下几点1、台体重达1000kg，上下51mm(p-p)振动，在设计中导向装置刚度要大，支撑台体的圆柱压缩弹簧支撑重量大自振频率要低，要接近空气弹簧2～3Hz。
2、要使台体振动的力和波形真实的在地面上再现，就要精心地设计上、下台面，支撑轴和驱动线圈的结构刚度，使它们的共振频率在5～3000Hz以外。
3、采用无骨架驱动线圈绕制方法，提高结构刚度和可靠性，设计的上面骨架部分，大胆采用4根筋板替代传统的8根筋板，加厚筋板的厚度，一是安装上导轮组件的需要；另一方面又不影响其结构刚度。
4、由于台体振动，自重约1000kg又很重，要在野外恶劣环境工作，所以支撑和导向都非常重要。为此，设计了大滚轮导向组件和圆柱压缩弹簧作支撑，自振频率设计在2～3Hz以内。
5、野外作业无三相动力电源，要专门设计采用直流供电的电源。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种电动式地震振源装置，其特征在于包括一台体组件，该组件主要由台体、励磁线圈和导磁回路构成，台体中央垂直设有穿芯孔，励磁线圈和导磁回路在台体内部环绕穿芯孔固定设置；一穿芯支撑轴组件，该组件主要由支撑轴和驱动线圈构成，支撑轴穿过台体的穿芯孔，支撑轴与穿芯孔之间设有间隙，驱动线圈对应励磁线圈和导磁回路设置在支撑轴上；一上下导轮组件，该组件主要由上导轮组和下导轮组构成，上导轮组安装在台体上部位置，并且至少由三个导向轮组成，各导向轮环绕支撑轴均匀布置，导向轮的轮缘与支撑轴外缘接触；下导轮组安装在台体下部位置，并且至少由三个导向轮组成，各导向轮环绕支撑轴均匀布置，导向轮的轮缘与支撑轴外缘接触，以此在台体与支撑轴之间构成垂直导向结构；一下台面支撑组件，该组件主要由下台面和一组弹性支撑元件构成，下台面固定在支撑轴底部，下台面的底部设有一与大地接触的平面，一组弹性支撑元件围绕支撑轴中心均匀布置，并支撑在下台面与台体之间的垂直方向上；一移动滚轮组件，该组件主要由三个或四个滚轮构成，滚轮通过伸缩机构安装在下台面上。
2.根据权利要求1所述的电动式地震振源装置，其特征在于所述上导轮组和下导轮组均采用四个导向轮。
3.根据权利要求1所述的电动式地震振源装置，其特征在于所述弹性支撑元件采用支撑弹簧或空气弹簧。
4.根据权利要求1所述的电动式地震振源装置，其特征在于所述支撑轴上部设有上台面和骨架，骨架中央设置中心孔，支撑轴上部套接在中心孔中，顶部由上台面通过紧固件将骨架与支撑轴固定成一体结构，驱动线圈绕制在骨架上。
5.根据权利要求4所述的电动式地震振源装置，其特征在于所述骨架周向设置四根筋板。
专利摘要一种电动式地震振源装置，其特征在于包括台体组件、穿芯支撑轴组件、上下导轮组件、下台面支撑组件以及移动滚轮组件，台体组件由台体、励磁线圈和导磁回路构成；穿芯支撑轴组件由支撑轴和驱动线圈构成，支撑轴穿过台体的穿芯孔，驱动线圈设置在支撑轴上；上下导轮组件在台体与支撑轴之间构成由导向轮形成的垂直导向结构；下台面支撑组件由下台面和一组弹性支撑元件构成，下台面的底部与大地接触，一组弹性支撑元件支撑在下台面与台体之间的垂直方向上；移动滚轮组件由滚轮构成，形成可移动支撑结构。本方案能够适应野外恶劣环境工作，且移动方便。工作时，给驱动线圈一个正弦或随机电信号，台体振动，并将该振动通过弹性支撑元件传给下台面，最后由下台面传给大地。
文档编号G01V1/02GK2814437SQ20052007489
公开日2006年9月6日 申请日期2005年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者陈俊, 张国湘 申请人:苏州东菱振动试验仪器有限公司