[發明專利]一種分體組合式寬帶海底地震儀

有效

• 申請號: 201710257970.3
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107064996B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 張妍;游慶瑜;趙春蕾;徐錫強;許晴
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V1/00
• 分類號: G01V1/00;G01V1/38
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 周春發

1.一種分體組合式海底地震儀，其特征在于，其包含兩個獨立的儀器艙球、自沉浮機構和配重彈起架；所述儀器艙球均包括一個內置的玻璃儀器艙球和一個外置的塑料保護艙球，兩個儀器艙球的核心部件都安裝在玻璃艙球內，玻璃艙球外部安裝有塑料艙球作為保護；兩個獨立的儀器艙球上下垂直放置，中間通過連接件進行固定，自沉浮機構安裝在上儀器艙球的塑料艙體頂端，與配重彈起架通過多股拉緊鋼絲連接，將兩個分體組合式的儀器艙球固定于配重架中；上儀器艙為釋放儀器艙，用于獨立完成海底地震儀的水聲通訊、釋放、回收定位及回收指示燈的功能；下儀器艙為采集儀器艙，用于完成地動速度信號的數據采集、存儲、通訊功能；

其中，兩個獨立的儀器艙球之間沒有連線，彼此獨立工作；上儀器艙球的外置塑料保護艙底端和下儀器艙的外置塑料保護艙頂端分別安裝一塊連接板；儲存和運輸過程中，上、下儀器艙球可以分開放置，實現分體式的功能；儀器投放前，按照采集儀器艙在下面、釋放儀器艙在上面的順序將兩個儀器艙上下垂直放置，用固定螺絲把兩塊連接板進行連接，實現組合式的功能；上儀器艙球頂部安裝一個水聲換能模塊，實現與聲納系統的通訊功能；內部集成了水聲通訊模塊、GPS接收模塊、無線數傳、回收頻閃燈、一次性電池組，對外有一個四芯水密插頭，負責輸出釋放電壓信號；上儀器艙球內部剩余空間大，可以將GPS天線和無線數傳天線安裝在靠近儀器艙球頂端的位置，能提高儀器回收時GPS信號鎖定的速度和無線數傳發送位置信息的準確率，進一步提高儀器回收效率；

內部傳感器采用經過電子反饋實現的寬帶地震計；該寬帶地震計采用動圈換能的擺體結構且有獨立的反饋線圈和標定線圈，將主線圈的輸出經過濾波放大后輸入到反饋線圈，通過增大檢波器的阻尼系數和降低整機靈敏度的方法對寬帶地震計頻帶進行了有效擴展；

下儀器艙球配置有對外負責完成充電電壓輸入、采集數據提取、儀器程序升級功能的一個十芯水密插頭，下儀器艙球安裝有常平裝置、三分量姿控寬帶地震計、數據采集裝置和可充電鋰電池組，常平裝置利用姿態傳感器(7)和姿態調整電機(3)對三分量姿控寬帶地震計(4)進行姿態調整；采集器系統采用溫補晶振構成的振蕩電路作為內部時鐘；可充電鋰電池組采用多組3.2AH可充電鋰電池；艙球內部集成了采集系統、GPS模塊、無線網絡通訊模塊，能獨立完成地動速度信號的數據采集、存儲、通訊功能；上儀器艙球能提供浮力，下儀器艙球設計為負浮力狀態，安裝多塊可充電鋰電池；

三分量姿控寬帶地震計與常平裝置支架通過軸承連接，三分量姿控寬帶地震計可自由旋轉，工作角度≤30度；三分量姿控寬帶地震計與常平裝置連接好后，放入下半球，常平架的固定托圈上通過不同的弧形電池盒，布置大量的可充電鋰電池組；采集電路系統在玻璃儀器艙球外進行組裝、調試后，固定在三分量姿控寬帶地震計上方的固定安裝板上，然后經過上半球的壓緊使得玻璃儀器艙球內部成為一個整體；其中采用經過電子反饋實現的寬帶地震計，該三分量姿控寬帶地震計采用動圈換能的擺體結構，有獨立的反饋線圈和標定線圈，將主線圈的輸出經過濾波放大后輸入到反饋線圈，通過增大檢波器的阻尼系數和降低整機靈敏度的方法對其頻帶進行了有效擴展；分體組合式海底地震儀具有了進行標定自檢的功能。

2.使用權利要求1所述的分體組合式海底地震儀的方法，包括以下步驟：

(一)選擇好投放地點和方位，在船上將分體組合式海底地震儀進行上下儀器艙的組合安裝，然后進入采集模式；

(二)將分體組合式海底地震儀投放到海底，分體組合式海底地震儀著地后，立即用聲納系統進行準確定位；

(三)每隔一定的時間，內部姿態傳感器會對分體組合式海底地震儀姿態進行測試，當其感知到分體組合式海底地震儀姿態不平時自動啟動調零流程，位于常平架頂部的垂直向步進電機上拉寬頻帶地震計，使之脫離開玻璃儀器艙球( 27) ；在自重的作用下，地震計在自由狀態下會恢復到水平的位置，此時根據姿態傳感器返回的信號判斷地震計是否已經恢復水平；如果已經恢復水平，則由垂直向步進電機反方向運轉，將地震計重新放回玻璃儀器艙球底部并加壓固定，此后內部寬頻帶地震計進入正常工作狀態，數字采集器連續記錄海底干擾和地震信號，并存儲在內部SD中；

(四)當需要回收分體組合式海底地震儀時，在投放位置附近海域通過聲納系統發出回收信號，分體組合式海底地震儀接到信號后，開始熔斷鋼絲，約5分鐘雙球儀器艙與配重彈起架脫離，自動上浮至水面，點亮回收頻閃燈，浮出海面后釋放儀器艙球的GPS接收模塊開始進行定位操作；

(五)定位完成后，通過上儀器艙球的無線發送模塊發送其所在的位置信息，根據該信息或目測方式確定分體組合式海底地震儀方位，進行打撈上船；然后提取所記錄的數據供分析和研究。