一种分体式海底地震仪的制作方法

本实用新型涉及地震仪技术领域，尤其涉及一种分体式海底地震仪。

背景技术：

地震学是进行海底资源勘探开发、地球内部结构成像、海底动力学过程监测等研究的最重要手段。各种地震学手段在海洋中的成功实施依赖于海底地震仪和海底地震节点等地震观测设备所采集的高质量数据。因此，海底地震仪是进行深海探测各研究领域必不可少的核心仪器设备。目前，仓球式的海底地震仪为单球一体式的结构，在地震仪整体抗压、投放以及成本上具有一定的优势，但是一体式的设计将增加海底洋流对地震计的影响，地震计与海底耦合度差，降低数据采集的质量，且地震仪在海底工作时间短。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种分体式海底地震仪，地震计与海底耦合度好，提高了数据采集的质量，且地震仪在海底工作时间长。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种分体式海底地震仪，包括安装架和地震计模块，所述安装架与所述地震计模块可分离连接，所述安装架上设有多个仓球，且至少两个所述仓球内装有与所述地震计模块电连接的供电电源。

作为优选技术方案，所述安装架上设有安装槽，所述安装槽的槽底开有多个用于容纳所述仓球的安装孔，所述安装架上对应所述安装孔设有仓球支撑架，且所述仓球的下部穿过所述仓球支撑架嵌入所述安装孔内。

作为优选技术方案，所述安装架的一侧安装有支撑臂，所述支撑臂与所述地震计模块通过连接件连接，所述连接件由能被海水腐蚀的腐蚀性材料制成。

作为优选技术方案，所述安装架上设有四个所述仓球，第一仓球和第二仓球内均设有玻璃浮球模组，第三仓球内设有控制器和第一供电电源，第四仓球内设有第二供电电源。

作为优选技术方案，所述地震计模块包括外壳、设置在所述外壳内的地震计、与所述地震计连接的调平锁紧组件以及与所述外壳连接的耦合底座。

作为优选技术方案，所述耦合底座包括三个呈三角形分布的底盘，且三个所述底盘置于同一平面内，三个所述底盘分别通过支撑杆与所述外壳连接。

作为优选技术方案，所述调平锁紧组件包括：

传感器，其设置于所述地震计顶部，用于检测所述地震计是否水平；

调平机构，其包括外平衡环、内平衡环和夹紧环，所述地震计固定于所述夹紧环内，所述地震计的重心低于所述夹紧环所在的水平面，所述夹紧环枢接于所述内平衡环内部，所述内平衡环枢接于所述外平衡环内部；

两组锁紧机构，其分别用于锁紧所述夹紧环与所述内平衡环的相对位置以及所述内平衡环与所述外平衡环的相对位置。

作为优选技术方案，所述安装槽内安装有声学释放器，所述声学释放器的底部设有脱钩，所述脱钩通过脱钩绳连接置于所述安装架底部的沉耦架。

作为优选技术方案，所述安装架上还设有信标模块，所述信标模块通过夹板安装在所述安装架上。

作为优选技术方案，所述安装架上设有用于吊起所述安装架的起吊机架。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的分体式海底地震仪，地震计模块与安装架可分离连接，地震仪进入海里后，地震计模块与安装架分离，且地震计模块与海底充分接触，提高了地震计模块与海底的耦合度，使得海底底流对地震仪的影响不会传导给地震计模块，提高了数据采集的质量；安装架上安装多个仓球，至少两个仓球内装有为地震计模块供电的供电电源，使地震仪携带超过10000W·h的电量，确保海底地震仪的工作时间超过12个月。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的分体式海底地震仪整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的分体式海底地震仪主视图；

图3是本实用新型实施例所述的分体式海底地震仪俯视图；

图4是本实用新型实施例所述的安装架结构示意图；

图5是本实用新型实施例所述的安装架另一视角结构示意图；

图6是本实用新型实施例所述的地震计模块结构示意图；

图7是本实用新型实施例所述的地震计模块剖视图。

图中：

1、安装架；11、前挡板；12、侧挡板；13、后挡板；14、隔板；15、前支撑板；16、顶板；17、角件；18、底板；181、安装孔；182、释放器安装孔；19、安装槽；110、底部支撑板；111、线缆孔；

2、地震计模块；21、外壳；22、地震计；23、调平锁紧组件；231、传感器；232、调平机构；2321、外平衡环；2322、内平衡环；2323、夹紧环；233、锁紧机构；24、耦合底座；241、底盘；242、支撑杆；25、吊杆；26、密封圈；

31、第一仓球；32、第二仓球；33、第三仓球；34、第四仓球；

4、仓球支撑架；

5、支撑臂；51、伸出杆；52、第一竖杆；53、第二竖杆；54、斜支撑；55、连接件；

6、声学释放器；61、脱钩绳；

7、沉耦架；

8、信标模块；

9、起吊机架。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

如图1-7所示，本实施例提供了一种分体式海底地震仪，用于天然地震的观测，同时也适合人工震源的观测，地震监测的频带范围为240S-100Hz。分体式海底地震仪包括安装架1和地震计模块2。安装架1与地震计模块2可分离连接，地震仪进入海里后，地震计模块2与安装架1分离，且地震计模块2与海底充分接触，提高了地震计模块2与海底的耦合度，使得海底底流对地震仪的影响不会传导给地震计模块2，提高了数据采集的质量；安装架1上设有多个仓球，且至少两个仓球内装有与地震计模块2电连接的供电电源，使地震仪携带超过10000W·h的电量，确保海底地震仪的工作时间超过12个月。

具体地，如图4和图5所示，安装架1采用高分子聚乙烯板连接而成，具有较高的稳定性，但是不局限于使用高分子聚乙烯板。安装架1由前挡板11、两个侧挡板12和后挡板13围成方形框架，框架内设有与前挡板11平行且间隔设置的隔板14，隔板14与前挡板11之间通过前支撑板15连接，增强了安装架1的结构强度。隔板14与前挡板11之间的上部设有顶板16，且顶板16的两端分别与两个侧挡板12连接。前挡板11、侧挡板12、后挡板13、隔板14和顶板16之间通过角件17连接，方便组装和拆卸，还可以通过其它方式连接，在此不作限定。

侧挡板12、隔板14和后挡板13围成的框架内设有底板18，底板18距离框架的上部和下部均具有一定的距离，底板18上部的凹槽为安装仓球的安装槽19，且底板18与侧挡板12、隔板14和后挡板13均通过角件17连接，连接稳固性好，方便组装和拆卸。在底板18下部设有多个底部支撑板110，底部支撑板110将底板18与侧挡板12或隔板14或后挡板13连接在一起，增强安装架1的结构强度。在本实施例中，底板18的每个边分别设置一个底部支撑板110，且底部支撑板110呈三角形。底部支撑板110的个数及其形状在此不作限定，还可以设置多个底部支撑板110以及将底部支撑板110设置为其它形状。

底板18上开有用于安装仓球的安装孔181，本实施例中由于设置四个仓球，因此在底板18上开设四个安装孔181。四个安装孔181呈方形分布，每个安装孔181对应的位置分别设有仓球支撑架4，仓球支撑架4通过防松螺丝安装在安装架1上，仓球的下部穿过仓球支撑架4嵌入安装孔181内，仓球的中部与仓球支撑架4连接。

如图2和图4所示，在四个安装孔181的中部开有用于安装声学释放器6的释放器安装孔182，声学释放器6的底部穿过底板18，其底部设置的脱钩通过脱钩绳61与安装架1底部的沉耦架7连接。声学释放器6处于锁死状态，脱钩闭合，沉耦架7与声学释放器6成为一个整体。待甲板控制器发射释放命令后，声学释放器6收到释放命令，脱钩打开，脱钩绳61与脱钩分离，释放掉沉耦架7，地震仪的浮力大于重力，那么地震仪便可顺利浮至水面，并通过安全钢缆带动地震计模块2一同上浮至海面。

沉耦架7由钢结构组成，呈栅格状，能够使得地震仪沉至海底之后与海底更好的耦合，在下降过程中也有利于减少水的阻力。

在本实施例中，如图1所示，仓球设置四个，分别为第一仓球31、第二仓球32、第三仓球33和第四仓球34，其中第一仓球31和第二仓球32内均设有玻璃浮球模组，第三仓球33内设有控制器和第一供电电源，第四仓球34内设有第二供电电源。在本实施例中，仓球为17英寸玻璃球，其中两个仓球内装有供电电源，可携带超过10000W·h的电量。该分体式海底地震仪采用的地震计模块2的功耗不高于0.4W，地震仪的综合功耗不高于0.8W。地震仪的低功耗确保海底地震仪能够持续工作12个月以上，具有较强的续航能力。此外，仓球还可以设置更多个，甚至更对的仓球内设有供电电源，进一步增强海底地震仪的续航能力。

如图1所示，在安装架1设有顶板16的一侧设置地震计模块2，安装架1上设置支撑臂5，支撑臂5高出沉耦架7 60cm。支撑臂5与地震计模块2通过连接件55连接，连接件55由能被海水腐蚀的腐蚀性材料制成。在本实施例中，连接件55为可腐蚀性线缆，可腐蚀性线缆在空气中具有较高的强度，但是在海水里浸泡之后，其力学性能大幅下降，浸泡3-4个小时后，线缆被腐蚀断裂，地震计模块2靠自身重力下沉与支撑臂5分离与海底表面耦合，降低了地震计模块2释放的成本。地震计模块2还可以通过电磁释放装置与安装架1连接，实现地震计模块2与支撑臂5的分离。地震计模块2与支撑臂5分离后，地震计模块2只通过信号线缆和安全钢缆与地震仪本体连接。前挡板11上开有供信号线缆穿过的线缆孔111，以及还开有多个用于连接支撑臂5的小孔。

进一步地，如图2和图3所示，支撑臂5包括伸出杆51，伸出杆51的一端通过第一竖杆52与安装架1的隔板14连接，再通过第二竖杆53与安装架1的前挡板11连接，伸出杆51的另一端连接地震计模块2，且其两侧分别通过斜支撑54与前挡板11下部连接，斜支撑54的设置使得支撑臂5能承受地震计模块2的重量。

如图6和图7所示，地震计模块2包括外壳21、设置在外壳21内的地震计22、与地震计22连接的调平锁紧组件23、与外壳21连接的耦合底座24以及固定在外壳21上用于与伸出杆51连接的弧形吊杆25。在地震计模块2平稳降落在海底平面后，控制器启动自动调平程序，控制调平锁紧组件23对地震计22进行调平。

在本实施例中，如图7所示，调平锁紧组件23包括传感器231、调平机构232、两组锁紧机构233。其中传感器231和两组锁紧机构233分别与控制器电连接，待传感器231检测地震计22的倾角在±2.5°以内时，锁紧机构233锁紧调平机构232，地震计22、数据采集器启动，海底地震仪进入正常的工作状态。调平锁紧组件23实现自动检测与动态调整，调平精度控制在±0.5°，保证地震计22接收信号的可靠性，提升数据的采集质量。

具体地，传感器231设置于地震计22的顶部，用于检测地震计22是否水平。调平机构232包括外平衡环2321、内平衡环2322和夹紧环2323，地震计22固定于夹紧环2323内，地震计22的重心低于夹紧环2323所在的水平面，夹紧环2323枢接于内平衡环2322内部，内平衡环2322枢接于外平衡环2321内部，外平衡环2321与外壳21固定连接。其中一组锁紧机构233用于锁紧夹紧环2323与内平衡环2322的相对位置，另一组锁紧机构233用于锁紧内平衡环2322与外平衡环2321的相对位置。在本实施例中，锁紧机构233为现有技术，其具体结构在此不再详细叙述。

地震计模块2的外壳21由航空铝合金制成，压力舱可靠性高，有效隔绝海底底流对地震计22的影响，极大地降低了摇摆噪音。外壳21包括上下两部分，且上下两部分分别与外平衡环2321连接，与外平衡环2321之间均采用密封圈26进行密封，密封效果好。

上述的耦合底座24包括三个呈三角形分布的底盘241，且三个底盘241置于同一平面内，三个底盘241分别通过支撑杆242与外壳21连接，三个底盘241均为圆柱形，可以牢固地将地震计模块2固定在海底沉积层，较好地与海底平面耦合。此外，耦合底座24还可设置四个、五个或者更多个底盘241，保证地震计模块2与海底平面较好的耦合即可。

如图1所示，安装架1与地震计模块2相对的一侧设有信标模块8，且信标模块8通过夹板安装在安装架1上，也可以通过其它方式固定在安装架1上。信标模块8包括频闪灯和无线电信标，在对海底地震仪进行回收时，海底地震仪即将上浮至海面，压力开关被触发，如果是夜间，频闪灯则会在光线传感器作用下触发，白天光线充足则关闭。无线电信标则会发出位置信号，辅助回收。

此外，为了方便起吊整个海底地震仪，在安装架1上设置起吊机架9，起吊机架9通过转接块安装在安装架1的四个边上。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。