专利名称：一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地震学震源发生装置，具体指一种固定式线性精密可控 主动地震学震源装置。
背景技术：
要全面地、高分辨地、动态地监视一个地区的地下精细结构是困难的， 主要困难来自地震震源。了解地下结构的主要手段是地震方法。由震源发出 的地震波，经过传播介质到达地面，被一组地震仪接收，对接收波形的处理 可以反演地下的结构参数。地震震源有两大类， 一类是天然地震震源，另一 类是人工震源。天然震源在时间、空间上是不确定的，所以要用天然地震方 法了解一个地区的结构常常需要积累几年甚至几十年的台网观测数据，才能 有足够的数据求得地下结构模型，这个模型是在数据积累时期内的平均值， 因此，要想达到"动态，，监视，了解其"变化"是不可能的。另外由于天然 震源在空间上分布的随机性，震中远近不一，用反演所得的模型精度和分辨 率都很低。人工震源避免了天然震源的这两个缺陷。在时间和空间上都是可 以人工控制的，但是人工爆炸一方面成本很高，另一方面爆炸造成的破坏， 不允许在人口稠密的城市中进行。 一般的车载液压可控震源主要用于地下资
源勘探，其探测深度有限， 一般还不到地震层内深度(10-20Km),另外 为了做到动态监视，震源应是常时工作的，也就是说要在监视时间段内，持 续发震或引爆，爆炸和空气枪等人工震源，很难达到这个要求。精密可控主 动地震学震源则是一种常时震源，是上世纪末发展起来的系统，目前正逐步 走向实用化。精密可控主动地震学震源是通过精确控制的旋转质量体为动力 源，在指定时间，产生与设计模式一致的振动信号。在地震预报中使用的基本思想是，通过精密可控主动地震学震源系统，对关注区域较长时间的低能 量强度输入，采用专门的记录设备和记录数据处理方法，把这种长时间低能 量强度记录转变成可以用于反演地下结构及物性参数的形式。由于对地输入 的能量强度比较低，对环境没有任何破坏，使用范围得到了大大拓展。同时， 由于振动源是精密控制的机电设备，可以保证运行的重复性。综上，精密控 制震源具有时间、地点、震源特征明确确定，可重复，安装使用范围广泛等 特点，特别适用于地震预报需要的对地震危险区域进行地下精细结构研究及 其动态变化监测。目前世界上只有俄罗斯、日本已经开发出实用化的精密可 控主动地震学震源系统，俄罗斯的系统输出功率大，但存在机械结构精度不 高，故障多，偏心载荷一致性不高，工作频率范围窄、连续运行时间短缺点， 日本的系统机械制造精度和控制精度高，但也存在输出功率小、工作频率范 围窄等不足。。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种 固定式线性精密可控主动地震学震源装置，实现产生精密稳定的单一方向的
线性弹性波；增加系统的工作频率范围；提高结构的稳定性。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种固定式线性精 密可控主动地震学震源装置，包括两台伺服电机(2)、和伺服电机(2)对 应的两根偏心轴(10)、及震动体底板(13 )以及耦合基盘(15 ),两根偏 心轴(10 )， 一端通过单列圆柱滚子轴承(8 ),另 一端通过深沟球轴承(11) 分别与支撑墙板(14)连接，轴承的内圈通过轴承内圈压环(6)和止松垫 圈(7)与偏心轴固定；轴承的外圈通过内侧轴承外圈压盖(5)和外侧轴承 外圈压盖(12)固定在支撑墙板(14)上，支撑墙板(14)通过由紧固件与 震动体底板(13)固接；两台伺服电机(2)通过紧固件与电机底座(3)固接；电机底(3)座通过紧固件固定在电机底板(1)上；两台伺服电机(2) 分别通过梅花型弹性联轴器(4 )和平键与偏心轴(10 )连接；电机底板(1) 和震动体底板(13)通过紧固件与耦合基盘(15)固接。
所述的一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，两根偏心轴(10) 上分别设有附加载荷(9)。
所述的一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，支撑墙板(14) 两侧分别设有支撑挡板，支撑挡板与支撑墙板(14)固件和销轴连接；支撑 墙板(14)和支撑挡板的顶端通过紧固件连接有一个上盖板(15)。
本实用新型的有益效果在于采用两个旋转速度精密相同，尺寸精度、 质量和质心位置精密一致的偏心轴设计方案，产生精密稳定的单一方向的线 性弹性波。还可以通过在内侧和外侧添加附加载荷的方式，改变偏心载荷的 大小和偏心半径，增加系统的工作频率范围；电机轴和偏心轴通过梅花型联 轴器联结，整个系统分成震动体组件和电机组件两个部分，便于运输、起吊、 安装和拆卸；以40吨力精密可控主动地震学震源为例，只要用一台8吨起 重机和一辆5吨货车，就可以完成运输和装卸，这样的结构也便于安装和拆 卸。
图1、本实用新型一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置结构示 意图。
图2、本实用新型一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置俯视结 构示意图。
图中，1、电机底板，2、伺服电机；3、电机底座；4、梅花型弹性联 轴器，5、内侧轴承外圈压盖，6、轴承内圏压环，7、止^^垫圈，8、单列圆 柱滚子轴承，9、附加载荷，10、偏心轴，11、深沟球轴承，12、外侧轴承 外圈压盖，13、震动体底板，14、支撑墙板，15、耦合基盘，16、上盖板。
具体实施方式
图1、图2所示， 一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，包括 两台伺服电机2、和伺服电机2对应的两根偏心轴10、及震动体底板13以 及耦合基盘15,两根偏心轴10, —端通过单列圆柱滚子轴承8，另一端通 过深沟球轴承11分别与支撑墙板14连接，轴承的内圈通过轴承内圏压环6 和止松垫圈7与偏心轴固定；轴承的外圈通过内侧轴承外圈压盖5和外侧轴 承外圈压盖12固定在支撑墙板14上，支撑墙板14通过由紧固件与震动体 底板13固接；两台伺服电机2通过紧固件与电机底座3固接；电机底3座 通过紧固件固定在电机底板1上；两台伺服电机2分别通过梅花型弹性联轴 器4和平键与偏心轴10连接；电机底板1和震动体底板13通过紧固件与耦 合基盘15固接。所述的一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，两 根偏心轴10上分别设有附加载荷9。所述的一种固定式线性精密可控主动 地震学震源装置，支撑墙板14两侧分别设有支撑挡板，支撑挡板与支撑墙 板14固件和销轴连接；支撑墙板14和支撑挡板的顶端通过紧固件连接有一 个上盖板15。
本实用新型一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，其垂直线性 精密控制震源是由两个相向转动的偏心轮组成，这两个偏心轮的大小和机械 特性一样，相向以同样的速度转动。单个偏心轮旋转时产生一个力为MR 2'， 这个力在图中的X轴和Y轴上的投影分别是Fx= MRg^Cos(2兀0) t)和Fy= MRco2Sin(2rt 0) t)。当两个偏心轮完全相向或背向对称i走转时，在偏心轮圆 心连线方向，偏心4仑的离心力相互4氐消，即Fx-O,在垂直于偏心4仑圆心连 线方向，离心力叠加产生线性力输出Fy=2MRco2Sin(2rt cot),其幅度大小是 单个偏心轮旋转时的力的两倍。偏心轮的旋转采用精密控制的伺服电机驱 动，保证输出信号形态与设计高度一致。由于旋转体是不会改变的，所以整 个震源系统的机械特性也是不会改变的，唯一影响输出信号特性的只有偏心轮的转动情况，而偏心轮的转动情况又是可以精确控制的，因此通过精密控 制震源系统发射的震动信号特征明确，且是高度可重复的。
本实用新型一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，安装在河
北省沽源县九连J^地区，在试验时，我们在距震源42.83 ^^里的张北地震台、 78.86公里的张家口地震台、99.26公里的赤诚地震台和距震源165公里的西 拨子地震台分别架设了地震计和数据采集器，对震源装置产生的西信号进行 接收。通过对所采集的信号进行滤波、互相关和叠加处理，实验结果表明 在距震源165公里的西拨子地震台以及其他三个地震台都能清晰地接收到 震源所发出的信号，通过对试验数据的分析，得出如下结论该装置的震源 激发波形的相关系数>99.99%，时间抖动〈5us，幅度误差<2%。
利用一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，通过对其所产生的 地震波的釆集、处理、数据解析和反演等操作，就可以全面地、高分辨地、 动态地监视一个地区的地下细结构，在水库大坝地质变化监视、在石油，水 等资源勘察，甚至在地震预报领域，将会得到有效的应用。
权利要求1、一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，包括两台伺服电机(2)、和伺服电机(2)对应的两根偏心轴(10)、及震动体底板(13)以及耦合基盘(15)，其特征在于两根偏心轴(10)，一端通过单列圆柱滚子轴轴承(8)，另一端通过深沟球轴承(11)分别与支撑墙板(14)连接，轴承的内圈通过轴承内圈压环(6)和止松垫圈(7)与偏心轴固定；轴承的外圈通过内侧轴承外圈压盖(5)和外侧轴承外圈压盖(12)固定在支撑墙板(14)上，支撑墙板(14)通过由紧固件与震动体底板(13)固接；两台伺服电机(2)通过紧固件与电机底座(3)固接；电机底(3)座通过紧固件固定在电机底板(1)上；两台伺服电机(2)分别通过梅花型弹性联轴器(4)和平键与偏心轴(10)连接；电机底板(1)和震动体底板(13)通过紧固件与耦合基盘(15)固接。
2、 根据权利要求1所述的一种固定式线性精密可控主动地震学震源装 置，其特征在于两根偏心轴(10)上分别设有附加载荷(9)。
3、 根据权利要求1或2所述的一种固定式线性精密可控主动地震学震 源装置，其特征在于所述支撑墙板(14)两侧分别设有支撑挡板，支撑挡 板与支撑墙板(14)固件和销轴连接；支撑墙板(14)和支撑挡板的顶端通 过紧固件连接有一个上盖板(15)。
专利摘要本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术现状而提供一种固定式线性精密可控主动地震学震源装置，其包括两台伺服电机2、和伺服电机2对应的两根偏心轴10、及震动体底板13以及耦合基盘15，两根偏心轴10与支撑墙板14连接，轴承的内圈通过轴承内圈压环6和止松垫圈7与偏心轴固定；轴承的外圈通过内侧轴承外圈压盖5和外侧轴承外圈压盖12固定在支撑墙板14上，支撑墙板14与震动体底板13固接；两台伺服电机2与电机底座3固接；电机底3座固定在电机底板1上；两台伺服电机2分别与偏心轴10连接；电机底板1和震动体底板13通过紧固件与耦合基盘15固接，该装置实现产生精密稳定的单一方向的线性弹性波；增加系统的工作频率范围；提高结构的稳定性。
文档编号G01V1/02GK201247322SQ200820134448
公开日2009年5月27日 申请日期2008年8月19日 优先权日2008年8月19日
发明者庄灿涛, 梁鸿森 申请人:北京中地国振科技有限公司