[發明專利]船載共振柱儀

有效

• 申請號: 201410012414.6
• 申請日: 2014-01-11
• 公開（公告）號: CN103760241A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 彭枧明;羅永江;李麗佳;張鑫鑫;何將福;甘心;吳冬宇;高建龍;馮雪磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N29/07
• 分類號: G01N29/07;G01N29/12
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種海洋資源勘探中及時對所采集的沉積物樣品進行橫波（S）和縱波（P）波速測量的裝置，尤其是適用于勘探船上及時測量沉積物波速的裝置。

背景技術：

共振柱試驗的理論基礎是波在土體中的傳播理論——波動理論。在土試樣上施加扭轉或軸向振動力，改變振動頻率，直至測出體系的共振頻率為止。再根據共振頻率及試件的幾何尺寸，端部的限制條件等計算出試件的動力參數。

最早把共振柱技術引入土工試驗的是日本工程師飯田（1938年）其后，香農（Shannon）、亞曼（Yamane）和迪特里奇（Dietrich,1959年）、威爾遜(Wilson)和迪特里奇等介紹了共振柱原理的某些新應用和新的共振設備。

近年來，共振法已逐漸成為室內測定土的動模量和阻尼指標的常規試驗方法。美國、日本、德國等國已廣泛應用了這種實驗技術。近年來已發展到用計算機控制整個實驗過程。

GZ-1型共振柱試驗機于1982年4月制造完畢，即可用共振法測土的壓縮模量和剪切模量，也可用自由振動法測土的剪切模量和阻尼。

共振柱儀由于其具有低頻特性而廣泛應用于巖土樣品的地球物理參數性質測試當中。但是在海洋勘探中，勘探船船體會隨著海水的波動而在一定范圍內擺動，船體搖擺會使常規共振柱中待測樣品的軸線偏離重力方向，導致重力或慣性力對待測樣品產生附加力矩，從而顯著降低待測樣品共振頻率的測試精度，進而降低波速測定精度。導致在使用常規共振柱儀對采用鉆探手段獲取的巖心樣品進行地球物理特性測試時存在較大誤差而不能應用。

而在海洋勘探中，當所采取的的沉積物樣品到達甲板后，及時進行地球物理參數測量具有非常重要的意義。因此，設計適用于海洋勘探船用的共振柱儀用于對所采取的沉積物樣品進行實時測試將減少由于儲運過程中對樣品物理參數改變導致的誤差。由于上述原因現有的共振柱儀只適用于室內測試，不能用于船載。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種適用于非靜止環境的船載共振柱儀。

本發明涉及的船載共振柱儀主要由電磁驅動與檢測系統、平衡底座系統構成。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

船載共振柱儀，是由扭轉振動電磁驅動裝置、縱向振動裝置、平衡底座和檢測裝置構成：

所述的扭轉振動電磁驅動裝置是由四個分別置于四個驅動線圈22中的扭轉振動磁鐵20分別通過螺釘固定在正十字形擺臂29的四個端點上，四個驅動線圈22分別裝在四個線圈套21中，四個驅動線圈22分別通過電纜線23與電源連接組成四套扭轉振動電磁驅動裝置，四套扭轉振動電磁驅動裝置等角度分別固定在支撐內缸15上；

所述的縱向振動裝置是由線圈套47通過吊腿46固定于頂蓋27上，驅動線圈52裝在線圈套47之中，并用端蓋48將其封裝，磁鐵49置于驅動線圈52之中，磁鐵49固定在連接法蘭53上，并通過尼龍連接棒51與加速度傳感器50連接，電纜26與驅動線圈52連接構成；

所述的平衡底座由電機架3通過螺栓固定在左支腿4上，步進電機1固定在左電機架3上，步進電機1裝有傳動齒輪組2的小齒輪，左軸6端部上固定傳動齒輪組2的大齒輪，左軸6通過左軸承5安裝在左支腿4上，右軸17通過右軸承18安裝在右支腿19上，左軸6和右軸17分別與平衡外框7兩側的法蘭盤連接，后電機架36固定在平衡外框7上，步進電機35安裝在后電機架36上，步進電機35輸出軸上固定有傳動齒輪組37的小齒輪，后軸40和前軸42通過后軸承38、后軸承蓋39和前軸承44、前軸承蓋43安裝于平衡外框7上，后軸40和前軸42分別與平衡內框8兩側的法蘭盤連接，單軸陀螺儀10和單軸陀螺儀14均固定于平衡內框8的底部，單軸陀螺儀10通過信號線與步進電機1連接，單軸陀螺儀14通過信號傳輸線與步進電機35連接構成；

檢測裝置是由平衡內框8之上設有底座9，底座9的外凸臺上裝有承壓缸16，承壓缸16底部通過自密封管螺紋與底座9密封連接，底座9的內凸臺上裝有支撐內杠15，樣品套41置于支撐內杠15之中，其下端固定在底座9上，樣品套41上部蓋有樣品帽30，擺臂29和連接法蘭53均通過螺釘固定在樣品帽30上，擺臂29上安裝有加速度傳感器34，并通過傳感器連接線28與外部進行數據交換，頂蓋27通過螺栓固定在承壓缸16上，線柱24、氣水接頭31、溫度傳感器25、壓力傳感器32分別安裝在頂蓋27上，各接線與對應的外部接線柱連接構成。