地震電磁擾動傳感器的安裝結構和安裝方法
2023-08-05 16:14:31 1
地震電磁擾動傳感器的安裝結構和安裝方法
【專利摘要】本發明提供一種地震電磁擾動傳感器的安裝結構和安裝方法，該方法採用深井安裝，在觀測臺站內打一口觀測井，井的斜度小於5度，並用全封閉金屬或非金屬無磁套管，電磁擾動傳感器垂直安裝在井深為1000m以內的合適位置，設置有用於支撐磁傳感器重力的定位底座和調節磁傳感器保持水平的水平調節裝置，在傳感器的頂部固定一個吊環，用於把傳感器下至井中並固定，而傳感器監測到的信號通過信號電纜線送至地面設備，並在井口處砌一個水泥井臺並加水泥蓋保護。本發明結構簡單容易實現，成本低，佔地面積小；能有效避免高壓輸電系統、軌道交通系統、大型用電設備、類金屬管道系統以及對地表電性結構產生改變的類金屬管線幹擾和人為幹擾等。
【專利說明】地震電磁擾動傳感器的安裝結構和安裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及監測大地電磁場儀器的安裝方式，具體的說是一種地震電磁擾動傳感器的安裝結構和安裝方法。
【背景技術】
[0002]目前所用的地震電磁儀器安裝方式還是20世紀80年代中期使用數位化地磁場儀採用的安裝方式，該安裝方式採用的水平安裝方式分為南北方向和東西方向，其不足之處是首先對地震臺站的觀測場地要求比較大，每個方向都要一個電磁擾動傳感器來測該方向的磁場變化量，而這兩個電磁擾動傳感器之間要求比較長；其次水平安裝方式其傳感器一般埋深3米左右，所以該傳感器能直接測到地球表面變化的磁場，但是不能直接測到地球內部磁場的變化；另外最大的缺點就是抗幹擾能力比較弱，易受如超高壓輸電系統、軌道交通系統、大型用電設備、類金屬管道系統、人為以及對地表電性結構產生改變的類金屬管線幹擾等。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種結構簡單、抗幹擾能力強、所佔觀測場地小的電磁擾動傳感器Z分量的安裝方式，目的是通過改進電磁擾動傳感器的安裝方式來屏蔽外界幹擾，最大限度的提取大地自身有效的電磁信號，更直觀的監測地震孕育過程中大地磁場的變化。
[0004]本發明所採用的技術方案是:電磁擾動Z分量的安裝是採用深井安裝，其方法是在觀測臺站內打一口觀測井，觀測井的斜度小於5度，內置全封閉金屬或非金屬無磁套管，電磁擾動傳感器(即Z分量電磁擾動傳感器)垂直安裝在井深為IOOOm以內的合適位置，電磁擾動傳感器的安裝結構在電磁擾動傳感器的下側設置有用於支撐其重力的定位底座，在電磁擾動傳感器的上側設置有水平調節裝置；其中，定位底座是在一個支撐立板的上端固定有斜平面板，在支撐立板下部一側設置有可控展開支撐機構，利用承重拉繩將定位底座下井到合適的位置後，再利用控制拉繩使可控展開支撐機構處於展開狀態，使定位底座固定在觀測井內合適位置，到達合適位置後，可將承重拉繩和控制拉繩一併卸下；在傳感器的頂部或者水平調節裝置的頂部固定一個吊環，利用傳感器拉繩把電磁擾動傳感器下至井中，可將傳感器拉繩也去掉，傳感器底座下端設置的下斜面與定位底座的上斜面板匹配貼合在一起，最終穩定後，電磁擾動傳感器和水平調節裝置的重力落在定位底座上；然後控制水平調節裝置，使電磁擾動傳感器儘量達到水平狀態；電磁擾動傳感器監測到的信號通過信號電纜線送至地面上的設備，並在井口處砌一個60公分X 60公分、高65公分水泥井臺，並加水泥蓋保護。水平調節裝置包括一個圓柱形外殼，在圓柱形外殼內底部中心設置有水平位置測試裝置，在圓柱形外殼內頂部設置有可視觀測水平裝置，電纜線從圓柱形外殼上部引出；傳感器拉繩固定在圓柱形外殼的吊環上；在圓柱形外殼上部圓周邊緣，沿徑向均勻分布有至少三根可沿徑向伸縮的調節杆，每根調節杆的外末端設置有支撐腳，每根調節杆的內段分別通過調整機構與控制電機傳動連接；可視觀測水平裝置用於觀測水平位置測試裝置，通過可視觀測水平裝置觀看水平位置測試裝置以確定電磁擾動傳感器是否處於相對的水平位置放置，可視觀測水平裝置和電磁擾動傳感器的信號電纜把測到的實時信息經傳輸至地面設備。如電磁擾動傳感器處於傾斜狀態，便可以通過分別調節每個控制電機，使其分別帶動相應調節機構做正向或反向的運動，促使相應調節杆伸出或縮回，最終調節電磁擾動傳感器的水平。
[0005]地震電磁擾動傳感器的安裝結構包括電磁擾動傳感器、與電磁擾動傳感器連接的電纜線和拉繩(如鋼絲繩)等，還設置有用於支撐電磁擾動傳感器重力的定位底座和調節電磁擾動傳感器保持水平的水平調節裝置；所述定位底座是在支撐立板的上側固定有斜平面板，在支撐立板下部一側設置有可控展開支撐機構，所述定位底座連接有承重拉繩，可控展開支撐機構連接有控制拉繩；在所述電磁擾動傳感器底部設置有傳感器底座，該傳感器底座是一個含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撐塊，該傳感器底座的下斜面與所述定位底座的上斜面板匹配貼合在一起。所述水平調節裝置包括一個圓柱形外殼，在圓柱形外殼內底部中心設置有水平位置測試裝置，在圓柱形外殼內頂部設置有可視觀測水平裝置，電纜線(可視觀測水平裝置、電磁擾動傳感器和控制電機的電纜線)從圓柱形外殼上部引出；拉繩固定在圓柱形外殼的吊環上；在圓柱形外殼上部圓周邊緣，沿徑向均勻分布有至少三根可沿徑向伸縮的調節杆，每根調節杆的外末端設置有支撐腳，每根調節杆的內段分別通過調整機構(即傳動機構)與控制電機傳動連接。所述可控展開支撐機構是在支撐立板的一側通過銷軸鉸接一個支撐彈塊，支撐彈塊與支撐立板之間連接有是兩者展開的彈簧，同時在支撐立板一側設置有彈簧固定栓，彈簧固定栓末端設置有壓板槽，壓板槽內匹配套裝有壓板，所述控制拉繩連接在壓板上，所述支撐彈塊摺疊時被壓板覆蓋。所述調整機構結構方式多樣，例如在調節杆側面設置有齒條，安裝在圓柱形外殼的過渡轉軸一端安裝有齒輪，與齒條相嚙合，過渡轉軸另一端直接與控制電機轉軸傳動連接，或者通過錐齒輪與控制電機傳動連接，或者通過減速器與控制電機傳動連接。例如調節螺杆外側套裝一個僅能原地旋轉的螺套，調節螺杆與螺套通過螺紋連接，設置有防止調節螺杆旋轉的定位結構，當螺套與控制電機傳動連接時，調節螺杆可實現徑向伸縮運動。
[0006]本發明的有益效果是:本發明對地震觀測臺站的觀測場地大小要求不高；採用深井豎直安裝能有效避免高壓輸電系統、軌道交通系統、大型用電設備、類金屬管道系統以及對地表電性結構產生改變的類金屬管線幹擾和人為幹擾等。通過本發明安裝結構可實現任意井深位置的定位安裝，以及確保電磁擾動傳感器處於水平狀態，該方法和結構容易實現，成本低，適合推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明安裝狀態示意圖；
圖2是圖1的A部放大示意圖；
圖3是圖2的俯視不意圖；
圖4是定位底座的結構意圖；
圖5是圖4的局部放大示意圖；
圖6是圖3中的一種調整機構示意圖。
[0008]圖中標號:1、調節杆，2、密封圈，3、調整機構，4、控制電機，5、水平位置測試裝置，6、支撐腳，7、齒輪，8、齒條，9、過渡軸，10、從動錐齒輪，11、主動錐齒輪，12、控制拉繩，13、承重拉繩，14、可視觀測水平裝置，15、密封圈，16、電纜線，17、吊環，18、壓板槽，19、壓板，20、彈塊固定栓，21、傳感器底座，22、電磁擾動傳感器，23、支撐彈塊，24、彈簧，25、電纜導向孔，26、水平調整機構裝置，27、上斜面板，28、支撐立板，29、銷軸。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發明作進一步描述:
電磁擾動傳感器安裝方式，通過在觀測臺站打一口觀測井，直徑大於50_，鑽孔傾斜度小於5度，觀測井內套裝無磁套管，電磁擾動傳感器22垂直安裝在井深為IOOOm以內的合適位置，電磁擾動傳感器22把感應的信號通過信號送至磁信號處理器中進行放大、濾波等相關處理並且信號線穿過PVC管進行固定和保護。在傳感器的頂部固定一個金屬吊環17，用於把傳感器下至井中，傳感器監測到的信號通過信號電纜線送至地面設備，並在井口處砌一個60公分X60公分、高65公分水泥井臺，並加水泥蓋保護。
[0010]參見圖1，地震電磁擾動傳感器的安裝結構包括電磁擾動傳感器22、與電磁擾動傳感器連接的電纜線和拉繩(如鋼絲繩)，還設置有用於支撐電磁擾動傳感器重力的定位底座和調節電磁擾動傳感器保持水平的水平調節裝置26。
[0011]把傳感器拉繩的一端穿過吊環17並固定使電磁擾動傳感器22下至井底後把拉繩去掉。在安裝電磁擾動傳感器22之前首先是安裝定位底座。參見圖4，定位底座是在支撐立板28的上側固定有上斜面板27，在支撐立板28下部一側設置有可控展開支撐機構，參見圖5，可控展開支撐機構是在支撐立板28的一側通過銷軸29鉸接一個支撐彈塊23，支撐彈塊23與支撐立板28之間連接有使兩者展開的彈簧24，同時在支撐立板28 —側設置有彈簧固定栓20，彈簧固定栓20末端設置有壓板槽18，壓板槽18內匹配套裝有壓板19，所述控制拉繩12連接在壓板19上，所述支撐彈塊23摺疊時被壓板19覆蓋。定位底座連接有承重拉繩13。在所述電磁擾動傳感器22底部設置有傳感器底座21，該傳感器底座21是一個含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撐塊，該傳感器底座21的下斜面與所述定位底座的上斜面板匹配貼合在一起。
[0012]參見圖2和圖3，水平調節裝置26包括一個圓柱形外殼，在圓柱形外殼內底部中心設置有水平位置測試裝置5，在圓柱形外殼內頂部設置有可視觀測水平裝置14，電纜線16 (可視觀測水平裝置、電磁擾動傳感器和控制電機的電纜線)從圓柱形外殼上部引出，電纜線出口位置設置密封圈15。傳感器拉繩固定在圓柱形外殼的吊環17上；在圓柱形外殼上部圓周邊緣，沿徑向均勻分布有三根可沿徑向伸縮的調節杆1，各調節杆I分別位於圓柱形外殼內，設置支撐和導向結構，並在埠位置套裝密封圈2。每根調節杆I的外末端設置有支撐腳6，每根調節杆I的內段分別通過調整機構3 (即傳動機構)與控制電機傳動4連接。
[0013]調整機構3結構方式多樣，例如參見圖6，在調節杆I側面設置有齒條8，安裝在圓柱形外殼內的過渡轉軸9 一端安裝有齒輪7，齒輪7與齒條8相嚙合，過渡轉軸9的另一端直接與控制電機轉軸傳動連接，或者通過減速器與控制電機傳動4連接。或者如圖6所述通過主動錐齒輪11與從動錐齒輪10相嚙合的方式傳動連接，主動錐齒輪11安裝在控制電機的轉軸上。另外，調整機構3還可以是其他結構形式，例如在調節螺杆外側套裝一個僅能原地旋轉的螺套，調節螺杆與螺套通過螺紋連接，設置有防止調節螺杆旋轉的定位結構，當螺套與控制電機傳動連接時，調節螺杆可實現徑向伸縮運動。
【權利要求】
1.一種地震電磁擾動傳感器的安裝方法，其特徵在於，在觀測臺站內打一口觀測井，觀測井的斜度小於5度，內置全封閉金屬或非金屬無磁套管，電磁擾動傳感器垂直安裝在井深為1000m以內的合適位置，電磁擾動傳感器的安裝結構是在電磁擾動傳感器的下側設置有用於支撐其重力的定位底座，在電磁擾動傳感器的上側設置有水平調節裝置；其中，定位底座是在一個支撐立板的上端固定有斜平面板，在支撐立板下部一側設置有可控展開支撐機構，利用承重拉繩將定位底座下井到合適的位置後，再利用控制拉繩使可控展開支撐機構處於展開狀態，使定位底座固定在觀測井內合適位置；在傳感器的頂部或者水平調節裝置的頂部固定一個吊環，利用傳感器拉繩把電磁擾動傳感器下至井中，傳感器底座下端設置的下斜面與定位底座的上斜面板匹配貼合在一起，最終穩定後，電磁擾動傳感器和水平調節裝置的重力落在定位底座上；然後控制水平調節裝置，使電磁擾動傳感器儘量達到水平狀態；電磁擾動傳感器監測到的信號通過信號電纜線送至地面上的設備。
2.根據權利要求1所述的地震電磁擾動傳感器的安裝方法，其特徵在於，在井口處砌一個水泥井臺，並加水泥蓋保護。
3.根據權利要求1所述的地震電磁擾動傳感器的安裝方法，其特徵在於，所述水平調節裝置包括一個圓柱形外殼，在圓柱形外殼內底部中心設置有水平位置測試裝置，在圓柱形外殼內頂部設置有可視觀測水平裝置，電纜線從圓柱形外殼上部引出；傳感器拉繩固定在圓柱形外殼的吊環上；在圓柱形外殼上部圓周邊緣，沿徑向均勻分布有至少三根可沿徑向伸縮的調節杆，每根調節杆的外末端設置有支撐腳，每根調節杆的內段分別通過調整機構與控制電機傳動連接；可視觀測水平裝置用於觀測水平位置測試裝置，將觀測到的實時信息經傳輸至地面設備，根據觀測信息使各控制電機做正向或反向選擇，從而是調節杆移動，最終調解電磁擾動傳感器水平。
4.根據權利要求1所述的地震電磁擾動傳感器的安裝方法，其特徵在於，所述可控展開支撐機構是在支撐立 板的一側通過銷軸鉸接一個支撐彈塊，支撐彈塊與支撐立板之間連接有使兩者展開的彈簧，同時在支撐立板一側設置有彈簧固定栓，彈簧固定栓末端設置有壓板槽，壓板槽內匹配套裝有壓板，所述控制拉繩連接在壓板上，所述支撐彈塊摺疊時被壓板覆蓋。
5.根據權利要求6所述的地震電磁擾動傳感器的安裝方法，其特徵在於，所述調整機構是在調節杆側面設置有齒條，安裝在圓柱形外殼的過渡轉軸一端安裝有齒輪，與齒條相嚙合，過渡轉軸另一端直接與控制電機轉軸傳動連接，或者通過錐齒輪與控制電機傳動連接，或者通過減速器與控制電機傳動連接；或者所述調整機構是在調節螺杆外側套裝一個僅能原地旋轉的螺套，調節螺杆與螺套通過螺紋連接，設置有防止調節螺杆旋轉的定位結構，螺套與控制電機傳動連接。
6.一種地震電磁擾動傳感器的安裝結構，包括磁傳感器、與磁傳感器連接的電纜線和拉繩，其特徵在於，還設置有用於支撐磁傳感器重力的定位底座和調節磁傳感器保持水平的水平調節裝置；所述定位底座是在支撐立板的上側固定有斜平面板，在支撐立板下部一側設置有可控展開支撐機構，所述定位底座連接有承重拉繩，可控展開支撐機構連接有控制拉繩；在所述磁傳感器底部設置有傳感器底座，該傳感器底座是一個含有上平面和下斜面的楔形或三角形的支撐塊，該傳感器底座的下斜面與所述定位底座的上斜面板匹配貼合在一起。
7.根據權利要求6所述的地震電磁擾動傳感器的安裝結構，其特徵在於，所述水平調節裝置包括一個圓柱形外殼，在圓柱形外殼內底部中心設置有水平位置測試裝置，在圓柱形外殼內頂部設置有可視觀測水平裝置，電纜線從圓柱形外殼上部引出；拉繩固定在圓柱形外殼的吊環上；在圓柱形外殼上部圓周邊緣，沿徑向均勻分布有至少三根可沿徑向伸縮的調節杆，每根調節杆的外末端設置有支撐腳，每根調節杆的內段分別通過調整機構與控制電機傳動連接。
8.根據權利要求6所述的地震電磁擾動傳感器的安裝結構，其特徵在於，所述可控展開支撐機構是在支撐立板的一側通過銷軸鉸接一個支撐彈塊，支撐彈塊與支撐立板之間連接有使兩者展開的彈簧，同時在支撐立板一側設置有彈簧固定栓，彈簧固定栓末端設置有壓板槽，壓板槽內匹配套裝有壓板，所述控制拉繩連接在壓板上，所述支撐彈塊摺疊時被壓板覆蓋。
9.根據權利要求7所述的地震電磁擾動傳感器的安裝結構，其特徵在於，所述調整機構是在調節杆側面設置有齒條，安裝在圓柱形外殼的過渡轉軸一端安裝有齒輪，與齒條相嚙合，過渡轉軸另一端直接與控制電機轉軸傳動連接，或者通過錐齒輪與控制電機傳動連接，或者通過減速器與控制電機傳動連接。
10.根據權利要求7所述的地震電磁擾動傳感器的安裝結構，其特徵在於，所述調整機構是在調節螺杆外側套裝一個僅能原地旋轉的螺套，調節螺杆與螺套通過螺紋連接，設置有防止調節螺杆旋轉的定位結構，螺套與控制電機傳動連接。
【文檔編號】G01V3/40GK104020499SQ201410279133
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】丁躍軍 申請人:鄭州晶微電子科技有限公司