一种三维地震物理模拟定位采集装置的制作方法

本发明涉及地震物理模拟研究技术领域，尤其是指一种三维地震物理模拟定位采集装置。

背景技术：

地震物理模拟实验是将野外实际地下的地层形态及阻抗关系按照物理、几何的相似性原理，依据一定的比例因子在实验室内制作出相似的物理模型，利用超声波场对物理模型进行探测的一种实验手段。根据已知模型中地震波场的传播规律，即可建立起介质的模型结构、构造、物理性质及其变化规律与地震波场的特征与其之间的对应关系。利用这一关系，就可以利用实际地震工区探测的地震波场对实际的地下特征进行研究与探测，因而地震物理模拟实验将直接或间接地服务于地下结构的调查研究、油气资源的探测等方面。

地震物理模拟实验中利用的最主要的一套实验装置为物理模型的三维定位模拟采集装置。通过该套装置可以在实验室内对激发点(模拟野外炮点)、接收点(模拟野外检波点)在三维空间内任意位置进行定位。从而实现对野外地震勘探中不同炮点、检波点位置处的定位采集模拟。

常规的三维坐标定位装置通常只有一个定位机床组成，其进行三维空间的位置定位时具有非常健全的安全防护措施。但是在三维地震物理模拟实验中，需要两个三维坐标定位装置协同合作，其中一个用于定位激发探头，而另一个用于定位接收探头。国内外现阶段使用的地震物理模拟定位采集装置通常都是专属定制装置，相比常规的定位装置具有其独特运行特点。而地震物理模拟实验中，由于两个定位装置在三维空间中移动时均是基于炮点与检波点三维空间的位置关系，因此机床在移动过程中就需要精确考虑两个定位装置之间的相对位置关系，在两个定位装置移动过程中，如果坐标移动错误导致两定位装置有可能发生的碰撞时该如何防护为本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三维地震物理模拟定位采集装置，能有效防止在两组三维定位组件移动过程中两组三维定位组件之间以及激发探头与接收探头之间发生碰撞。

为达到上述目的，本发明提供了一种三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述三维地震物理模拟定位采集装置包括机架、两组三维定位组件、激发探头、接收探头及控制系统，两组所述三维定位组件均设于所述机架上，且两组所述三维定位组件能分别沿第一方向往复移动，且两组所述三维定位组件之间设有第一碰撞防护组件；

所述三维定位组件包括移动基座及移动伸缩杆，所述移动基座能移动地设于所述机架上，所述移动伸缩杆设于所述移动基座上，所述移动伸缩杆能于对应的所述移动基座上沿第二方向往复移动，且所述移动伸缩杆能沿第三方向伸缩；

所述激发探头及所述接收探头分别设于两组所述三维定位组件的所述移动伸缩杆上，且所述激发探头与对应的所述移动伸缩杆之间、所述接收探头与对应的所述移动伸缩杆之间均设有错位防护组件；

两组所述三维定位组件、所述激发探头、所述接收探头、所述第一碰撞防护组件及所述错位防护组件均与所述控制系统电连接。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述第一方向与所述第二方向均为水平方向，且所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述第三方向垂直于所述第一方向与所述第二方向所在的水平面。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述机架包括两平行设置的导轨梁，两组所述三维定位组件分别与两所述导轨梁相接，且两组所述三维定位组件均能沿所述导轨梁往复移动。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述移动基座包括两导向座及一连接梁，两所述导向座分别与两所述导轨梁相接，所述连接梁的两端分别与两所述导向座相接，所述移动伸缩杆的中部与所述连接梁相接，且所述移动伸缩杆能沿所述连接梁的长度方向往复移动。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述第一碰撞防护组件包括撞针及碰撞传感器，所述撞针设于一组所述三维定位组件的所述移动基座的一所述导向座上，所述碰撞传感器设于另一组所述三维定位组件的所述移动基座的一所述导向座上，安装有所述撞针的所述导向座及安装有所述碰撞传感器的所述导向座位于同一所述导轨梁上，且所述撞针与所述碰撞传感器相对设置，在所述撞针与所述碰撞传感器相接触时，所述控制系统控制两组所述三维定位组件停止运行。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，两所述导轨梁及所述连接梁均水平设置，所述移动伸缩杆竖直设置，所述激发探头及所述接收探头均连接于对应的所述移动伸缩杆的下端。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述激发探头及所述接收探头均通过旋转组件连接于对应的所述移动伸缩杆的下端，且所述错位防护组件设于对应的所述移动伸缩杆与所述旋转组件之间。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述旋转组件包括转动盘、固定块及延伸臂，所述转动盘能转动地设于对应的所述移动伸缩杆的下端面上，所述固定块固定连接于所述转动盘的底部，所述延伸臂固定连接于所述固定块的一侧，所述激发探头及所述接收探头分别能拆装地安装于对应的所述旋转组件的所述延伸臂远离所述固定块的端部。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述错位防护组件包括第一触碰元件以及第二触碰元件，所述第一触碰元件定位安装于所述移动伸缩杆上，所述第二触碰元件定位安装于所述转动盘上，所述第一触碰元件与所述第二触碰元件相接触，在所述第一触碰元件与所述第二触碰元件分离时，所述控制系统控制两组所述三维定位组件停止运行。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述三维地震物理模拟定位采集装置还包括顶部开口的槽体，所述槽体设于所述机架的下方，所述激发探头及所述接收探头分别随对应的所述三维定位组件的所述移动伸缩杆的下端由所述槽体的顶部开口伸入至所述槽体的内部，所述槽体的内壁上设有第二碰撞防护组件，所述第二碰撞防护组件与所述控制系统电连接。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述槽体为横截面为多边形槽结构，所述槽体的每一侧内壁上均设有所述第二碰撞防护组件。

如上所述的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，所述第二碰撞防护组件包括激光发射元件及激光接收元件，所述激光发射元件与所述激光接收元件分别设于所述槽体上对应的侧壁的两侧纵向边缘的顶部处，且所述激光发射元件能发出与对应的所述侧壁的顶部边缘平行的激光，所述激光接收元件接收所述激光，在所述激光接收元件不能接收到对应的所述激光发射元件发出的激光时，所述控制系统控制两所述三维定位组件停止运行。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，通过设置第一碰撞防护组件能防止两组三维定位组件之间在移动过程中相互碰撞，且通过设置错位防护组件能防止激发探头与接探头错位，从而防止二者之间在随对应的三维定位组件移动的过程中发生错位而产生碰撞。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明进行示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置的立体结构示意图；

图2是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置的俯视结构示意图；

图3是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置的旋转组件的结构示意图；

图4是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置的第一碰撞防护组件的结构示意图；

图5是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置的侧视立体结构示意图；

图6是本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置槽体的立体结构示意图。

附图标号说明：

1、机架；

11、导轨梁；

2、三维定位组件；

21、移动基座；

211、导向座；

212、连接梁；

22、移动伸缩杆；

3、激发探头；

4、接收探头；

5、第一碰撞防护组件；

51、撞针；

52、碰撞传感器；

6、错位防护组件；

61、第一触碰元件；

62、第二触碰元件；

7、旋转组件；

71、转动盘；

72、固定块；

73、延伸臂；

731、孔洞；

8、槽体；

9、第二碰撞防护组件；

91、激光发射元件；

92、激光接收元件。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2及图5所示，本发明提供了一种三维地震物理模拟定位采集装置，其中，三维地震物理模拟定位采集装置包括机架1、两组三维定位组件2、激发探头3、接收探头4及控制系统(图中未示出)，机架1用于承载两组三维定位组件2，两组三维定位组件2用于承载激发探头3及接收探头4并分别带动激发探头3及接收探头4于三维空间中移动；

两组三维定位组件2均设于机架1上，两组三维定位组件2能分别沿第一方向往复移动，具体地，两组三维定位组件2于同一直线上沿第一方向往复移动，二者之间只能产生第一方向上的相对移动，而无法产生三维空间内其他方向上的相对移动，且两组三维定位组件2之间设有第一碰撞防护组件5，以防止两组三维定位组件2在相互靠近的过程中发生碰撞；

三维定位组件2包括移动基座21及移动伸缩杆22，移动基座21能移动地设于机架1上，即移动基座21能于机架1上沿第一方向往复移动，移动伸缩杆22设于移动基座21上，移动伸缩杆22能于对应的移动基座21上沿第二方向往复移动，且移动伸缩杆22能沿第三方向伸缩，第一方向、第二方向及第三方向互不平行；

激发探头3及接收探头4分别设于两组三维定位组件2的移动伸缩杆22上，通过移动基座21的移动、移动伸缩杆22的移动以及移动伸缩杆22的伸缩，实现激发探头3及接收探头4于三维空间内的移动；且激发探头3与对应的移动伸缩杆22之间、接收探头4与对应的移动伸缩杆22之间均设有错位防护组件6，以保证激发探头3及接收探头4与对应的移动伸缩杆22之间的相对位置，避免激发探头3及接收探头4与对应的移动伸缩杆22发生相对运动而在三维空间中移动时产生碰撞；

两组三维定位组件2、激发探头3、接收探头4、第一碰撞防护组件5及错位防护组件6均与控制系统电连接，控制系统能接收第一碰撞防护组件5以及错位防护组件6反馈的信号并分别对两组三维定位组件2、激发探头3及接收探头4进行控制。

进一步地，如图1所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，第一方向与第二方向均为水平方向，且第一方向与第二方向相互垂直，第三方向垂直于第一方向与第二方向所在的水平面，即第一方向、第二方向及第三方向两两垂直，形成三维直角坐标系。

进一步地，如图1、图2及图5所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，机架1包括两平行设置的导轨梁11，两组三维定位组件2分别与两导轨梁11相接，且两组三维定位组件2均能沿导轨梁11往复移动，两组三维定位组件2与导轨梁11之间可以通过导轨、导槽等导向结构相互配合以保证两三维定位组件2沿直线往复移动，两组三维定位组件2分别配设有驱动组件例如压缸或电机等，只要能实现两组三维定位组件2分别移动即可，本发明并不以此为限。

更进一步地，如图1、图2及图5所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，移动基座21包括两导向座211及一连接梁212，两导向座211分别与两导轨梁11相接，连接梁212的两端分别与两导向座211相接，即两导向座211及连接梁212形成工字型结构，两导向座211分别沿两导轨梁11同步移动，移动伸缩杆22的中部与连接梁212相接，且移动伸缩杆22能沿连接梁212的长度方向往复移动，两组三维定位组件2的移动伸缩杆22分别配设有驱动组件例如压缸等，以实现两组三维定位组件2的移动伸缩杆22沿对应的连接梁212的长度方向的往复移动。

作为优选，如图1、图2、图4及图5所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，第一碰撞防护组件5包括撞针51及碰撞传感器52，撞针51设于一组三维定位组件2的移动基座21的一导向座211上，碰撞传感器52设于另一组三维定位组件2的移动基座21的一导向座211上，安装有撞针51的导向座211及安装有碰撞传感器52的导向座211位于同一导轨梁11上，且撞针51与碰撞传感器52相对设置，在撞针51与碰撞传感器52相接触时，控制系统控制两组三维定位组件2停止运行，以防止两三维移动组件继续移动发生碰撞。

作为优选，如图1、图2及图5所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，两导轨梁11及连接梁212均水平设置，移动伸缩杆22竖直设置，第一方向与第二方向均为水平方向，第三方向为竖直方向，激发探头3及接收探头4均连接于对应的移动伸缩杆22的下端，以进行三维地震物理模拟实验中的定位采集。

作为优选，如图3、图5及图6所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，激发探头3及接收探头4均通过旋转组件7连接于对应的移动伸缩杆22的下端，在激发探头3及接收探头4受到外力碰撞时，通过旋转组件7能与对应的移动伸缩杆22产生相对旋转以防止被外力碰撞损伤，且错位防护组件6设于对应的移动伸缩杆22与旋转组件7之间，在激发探头3及接收探头4受到外力碰撞而与对应的移动伸缩杆22产生相对旋转进行自我保护时，错位防护组件6即能检测到激发探头3和/或接收探头4与对应的移动伸缩杆22产生旋转错位，如此将信号反馈至控制系统，控制系统即控制两组三维定位组件2停止运行，以防止两组三维定位组件2继续移动而导致激发探头3与接收探头4受到碰撞而损伤。

作为优选，如图3所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，旋转组件7包括转动盘71、固定块72及延伸臂73，转动盘71能转动地设于对应的移动伸缩杆22的下端面上，固定块72固定连接于转动盘71的底部，延伸臂73固定连接于固定块72的一侧，激发探头3及接收探头4分别能拆装地安装于对应的旋转组件7的延伸臂73远离固定块72的端部，其中延伸臂73可以为呈直角三角形的板状结构，三角形的一直角边与固定块72的侧表面垂直，三角形的另一直角边与固定块72的侧表面相接，以增强延伸臂73的结构稳定性，另外，为了减少延伸臂73的重量，可以在延伸臂73上开设孔洞731，延伸臂73远离固定块72的端部可以设置夹爪以夹持激发探头3或接收探头4。

作为优选，如图3所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，错位防护组件6包括第一触碰元件61以及第二触碰元件62，第一触碰元件61定位安装于移动伸缩杆22上，第二触碰元件62定位安装于转动盘71上，第一触碰元件61与第二触碰元件62相接触，在第一触碰元件61与第二触碰元件62分离时，控制系统控制两组三维定位组件2停止运行。

作为优选，如图1所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，三维地震物理模拟定位采集装置还包括顶部开口的槽体8，槽体8设于机架1的下方，槽体8用于容置模型，激发探头3及接收探头4分别随对应的三维定位组件2的移动伸缩杆22的下端由槽体8的顶部开口伸入至槽体8的内部，槽体8的内壁上设有第二碰撞防护组件9，以防止激发探头3与接收探头4随对应的三维定位组件2于槽体8内移动时与槽体8的内壁发生碰撞，第二碰撞防护组件9与控制系统电连接，在第二碰撞防护组件9检测到有物体接近槽体8的内壁时，将信号反馈至控制系统，控制系统控制两组三维定位组件2停止移动。

作为优选，如图1所示，本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，其中，槽体8为横截面为多边形槽结构，图中以矩形槽结构为例，本发明并不以此为限，槽体8的每一侧内壁上均设有第二碰撞防护组件9；

具体地，第二碰撞防护组件9包括激光发射元件91及激光接收元件92，激光发射元件91与激光接收元件92分别设于槽体8上对应的侧壁的两侧纵向边缘的顶部处，且激光发射元件91能发出与对应的侧壁的顶部边缘平行的激光，激光接收元件92接收激光，在激光接收元件92不能接收到对应的激光发射元件91发出的激光时，即激光被靠近槽体8的内壁的物体阻断时，控制系统控制两三维定位组件2停止运行，防止激发探头3及接收探头4随对应的三维定位组件2继续移动而与槽体8的内壁发生碰撞，进一步对激发探头3及接收探头4进行防护。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的三维地震物理模拟定位采集装置，通过设置第一碰撞防护组件能防止两组三维定位组件之间在移动过程中相互碰撞，且通过设置错位防护组件能防止激发探头与接探头错位，从而防止二者之间在随对应的三维定位组件移动的过程中发生错位而产生碰撞。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。