专利名称：多通道一体化数字地震仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地震仪，尤其涉及一种可将振动信息转换成数字信号输出 的多通道一体化数字地震仪，属于天然地震监测和工程振动监测领域。
背景技术：
地震是一种能够给人类社会带来巨大灾难的自然现象，它最突出的特点是猝不 及防性和触目惊心的巨大破坏力。如果能准确预测出未来大地震的时间、地点和强度， 无疑可以大大降低地震对人类带来的灾害，拯救无数生活在地震危险区人民的生命。上 世纪60年代以来，地震预测特别是中、长期预测取得了一些有意义的进展。在长期预测 方面，最突出的进展是板块边界大地震空区的确认，然而，短期与临震预测目前进展却 不大，为提高短期预测准确性，常用手段就是使用各种地震仪器进行观测和预报。目前 使用的地震仪主要包括宽频带地震仪、长周期地震仪、短周期地震仪、加速度计等等。 由于受这些设备观测技术的局限，往往顾此失彼，如我国的地震记录严重缺乏强震记 录，原因在于在安装宽频带地震仪的地方不能记录强震记录；而除井下地震仪外，大都 不具有自动水平调节功能，在仪器使用前，部需人工手动调整水平，这给观测带来许多 不便，特别是对流动观测而言，由于观测基础往往不是很稳定，时间长了会因地基形变 导致仪器水平变化，但又不能得到及时调整，严重影响观测数据质量；甚至，无论是宽 频带地震仪还是短周期地震仪，传感器和数据采集器都是一分为二设计，结构不合理， 使用、维护不便。改进现有地震仪结构和功能，提高使用效果和综合观测能力，正是本实用新型 要解决的问题。
发明内容鉴于上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种可以实现加速度信号和速 度信号同时输出，传感器和采集器集成设计，实现振动信号智能化观测的多通道一体化 数字地震仪。本实用新型是通过以下技术方案来实现的多通道一体化数字地震仪，包括相对封闭的壳体和位于壳体内的加速度传感 器、速度传感器、水平调整机构、数据采集与管理模块，加速度传感器和速度传感器均 勻分布在水平调整机构上，水平调整机构和数据采集与管理模块分别设于壳体内，数据 采集与管理模块通过导线分别与加速度传感器和速度传感器连接，并将采集、处理后的 数据向外界传送。所述壳体包括上壳体和底座，底座连接在上壳体底部，底座的底面设有底角， 上壳体顶部设有电缆出口。所述水平调整机构包括隔板、支撑杆、万向调节器、连杆、连杆锁紧机构和水 平支撑平台，支撑杆下端固定在底座上，上端与隔板固定连接，隔板将壳体内分成两个相对独立的空腔，连杆通过万向调节器连接在隔板底面上，连杆锁紧机构固定在连杆与 万向调节器之间，水平支撑平台连接在连杆下端。所述水平支撑平台为底面为弧状的圆盘。所述速度传感器包括X向速度传感器、Y向速度传感器、Z向速度传感器，X向 速度传感器、Y向速度传感器和Z向速度传感器分别固定在水平支撑平台的三个象限内， 并通过导线分别与数据采集与管理模块连接。所述加速度传感器包括X向加速度传感器、Y向加速度传感器、Z向加速度传感 器，X向加速度传感器、Y向加速度传感器、ζ向加速度传感器从三个方向集成在一起， 并且固定在水平支撑平台的另外一个象限内，三个加速度传感器通过导线与数据采集与 管理模块连接。所述数据采集与管理模块固定在隔板顶面上，数据采集与管理模块的输出端通 过上壳体上的电缆出口与外界连通。本实用新型所述的多通道一体化数字地震仪，采用一体结构的地震仪设计，即 传感器和数据采集两个相对独立的模块实现组合，对于地震观测，特别是流动观测来 说，不仅可以减小系统体积，降低维护成本，还可以提高使用合理性和有效性；同时， 利用高度集成的宽频带加速度传感器和速度传感器同时进行加述度记录和速度记录，同 时输出加速度和速度记录到数据采集与管理模块中，实现了多通道数据传送，提高了探 测的综合观测能力，扩展了适用性，弥补了现有地震仪的不足。而设置在壳体内的水平 调节机构，可以随时进行水平位置调整，减少了人为参与过程，提高了使用灵活性，便 于野外观测。其结构可广泛适用于天然地震监测和工程振动监测中。

图1为本实用新型的结构剖视图；图2为图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
以下结合附图1、图2对本实用新型做进一步的描述本实用新型所述的多通道一体化数字地震仪，包括相对封闭的圆柱形壳体和位 于壳体内的加速度传感器、速度传感器、水平调整机构以及数据采集与管理模块2。其中，圆柱形壳体包括一个上壳体1和一个底座7，底座7与上壳体1配合连 接，底座7从底部连接在上壳体1上，将上壳体1内相对密封，保证了壳体内零部件的安 全、可靠和全天候使用。上壳体1顶部设有电缆出口 11。为提高平稳性，在底座7的底 面还设有三个底角12，三个底角12均勻分布在底座7上。水平调整机构是一种可自动调整水平状态的平台机构，其目的是为了适应不同 检测场合的水平使用需要，实现水平调整过程顺利进行。水平调整机构包括隔板3、三个 支撑杆8、万向调节器13、连杆4、连杆锁紧机构10和水平支撑平台6，三个支撑杆8均 勻分布在底座7上，支撑杆8下端与底座7固定连接，支撑杆8上端与隔板3固定连接， 隔板3将壳体内分成上、下两个相对独立的空腔，数据采集与管理模块2固定在隔板3的 顶面上，数据采集与管理模块2的输出端通过上壳体1上的电缆出口 11与外界连通，保证数据对外传送。连杆4通过万向调节器13连接在隔板3底面上，连杆锁紧构构10固定 在连杆4与万向调节器13之间，连杆锁紧机构10可控制连杆4与万向调节器13之间锁 紧或解锁，连杆锁紧机构10可以为手动调整，也可以为自动调整，锁紧方式如顶丝锁 紧、压簧锁紧、机械式锁紧等等。连杆锁紧机构10可防止连杆4在上壳体1内的晃动， 以满足使用需要。水平支撑平台6连接在连杆4下端，水平支撑平台6处于悬浮状态悬 挂在上壳体1内。为保证水平支撑平台6在上壳体1内的倾斜度，水平支撑平台6为一 个圆盘状，并且底面为弧形。加速度传感器和速度传感器均勻分布在水平调整机构的水平支撑平台6上，通 过水平调整机构的调整保证加速度传感器和速度传感器始终处于水平状态。面连杆锁紧 机构10则将调整水平后的连杆4进行锁紧，保证地震或震动探测的顺利进行。速度传感器采用压容原理，配置以反馈电路，使速度传感器体积大大减小、灵 敏度提高，同时具有较宽的频带和大的动态范围，可以记录天然的地震、机械振动和人 为振动等信号。速度传感器包括X向速度传感器9、Y向速度传感器9’和Z向速度传 感器9”，X向速度传感器9、Y向速度传感器9’和Z向速度传感器9”分别固定在水 平支撑平台6的三个象限内，并以连杆4为中心均勻分布，三个速度传感器分别通过导线 与数据采集与管理模块2连接，传送传感数据到数据采集与管理模块2中。加速度传感器选用的是MEMS加速度传感器5，其采用微机械加工技术，具有 小而轻的特点，有非常宽的频带、高的灵敏度和大的动态范围，可以记录天然的地震、 机械振动和人为振动等信号。MEMS加速度传感器5包括X向加速度传感器、Y向加速 度传感器和Z向加速度传感器，X向加速度传感器、Y向加速度传感器和Z向加速度传 感器从三个方向集成在一起，并且固定在水平支撑平台6的另外一个象限内，MEMS加 速度传感器5与其它三个速度传感器以连杆4为中心对称分布。MEMS加速度传感器5 通过导线与数据采集与管理模块2连接，并保证数据传输。数据采集与管理模块2主要由采集板和主机板两部分组成。采集板AD选用高 精度24位地震采集专用套片，主机板采用低功耗、高性能ARM系统，控制软件通过裁 剪LINUX系统而成。高精度AD以及高性能ARM系统的采用极大地降低了整个采集与 控制单元噪声水平。工作中，首先将多通道一体化数字地震仪放置在需测试位置上，三个底角12与 需测试位置充分接触，传输导线与外界终端连接。连杆锁紧机构10处于解锁状态，受上 壳体ι内万向调节器13的作用，连杆4带动水平支撑平台6在上壳体1内始终保持水平 状态，从而使固定在水平支撑平台6上的三个速度传感器和集成后的一个加速速传感器 保持水平，调整水平后，锁紧连杆4，而固定在隔板3上方的数据采集与管理模块2密闭 在上壳体1内的上方空腔中，也不会对传感器产生影响。当需测试位置发生震动时，速 度传感器和加速度传感器分别产生感应，数据采集与管理模块2实时采集感应数据，经 其内部采集板和主机板处理后形成数据信号，通过外接导线传出，整个探测过程完成， 外接终端可随时显示探测结果，为科学预报震动发生过程和可能带来的影响提供准确、 可靠的数据依据。
权利要求1.多通道一体化数字地震仪，其特征在于，包括相对封闭的壳体和位于壳体内的加 速度传感器、速度传感器、水平调整机构、数据采集与管理模块，所述加速度传感器和 速度传感器均勻分布在水平调整机构上，水平调整机构和数据采集与管理模块分别设于 壳体内，数据采集与管理模块通过导线分别与加速度传感器和速度传感器连接，并将采 集、处理后的数据向外界传送。
2.根据权利要求1所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述壳体包括上壳 体和底座，底座连接在上壳体底部，底座的底面设有底角，上壳体顶部设有电缆出口。
3.根据权利要求1所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述水平调整机构 包括隔板、支撑杆、万向调节器、连杆、连杆锁紧机构和水平支撑平台，所述支撑杆下 端固定在底座上，上端与隔板固定连接，隔板将壳体内分成两个相对独立的空腔；所述 连杆通过万向调节器连接在隔板底面上，连杆锁紧机构固定在连杆与万向调节器之间； 所述水平支撑平台连接在连杆下端。
4.根据权利要求3所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述水平支撑平台 为底面为弧状的圆盘。
5.根据权利要求1所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述速度传感器包 括X向速度传感器、Y向速度传感器、Z向速度传感器，所述X向速度传感器、Y向速 度传感器和Z向速度传感器分别固定在水平支撑平台的三个象限内，并通过导线分别与 数据采集与管理模块连接。
6.根据权利要求1所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述加速度传感器 包括X向加速度传感器、Y向加速度传感器、Z向加速度传感器，所述X向加速度传感 器、Y向加速度传感器、Z向加速度传感器从三个方向集成在一起，并且固定在水平支撑 平台的另外一个象限内，三个加速度传感器通过导线与数据采集与管理模块连接。
7.根据权利要求1所述的多通道一体化数字地震仪，其特征在于，所述数据采集与管 理模块固定在隔板顶面上，数据采集与管理模块的输出端通过上壳体上的电缆出口与外 界连通。
专利摘要本实用新型公开了一种多通道一体化数字地震仪，包括相对封闭的壳体和位于壳体内的加速度传感器、速度传感器、水平调整机构、数据采集与管理模块，加速度传感器和速度传感器均匀分布在水平调整机构上，水平调整机构和数据采集与管理模块分别设于壳体内。采用一体化结构设计的地震仪，减小了系统体积，降低了维护成本，利用加速度传感器和速度传感器同时进行加速度和速度记录，实现了多通道数据探测和数据传送，提高了观测效率和综合观测能力，水平调节机构可以随时进行水平位置的调节，减少了人为参与过程，其结构完全适用于天然地震监测和工程振动监测。
文档编号G01V1/18GK201804122SQ20102057440
公开日2011年4月20日 申请日期2010年10月15日 优先权日2010年10月15日
发明者周鹤鸣, 张旸, 张炼, 滕云田, 王喜珍, 胡星星 申请人:中国地震局地球物理研究所