[发明专利]一种可控震源混合隔振实验装置

说明书

本发明专利的设计旨在解决可控震源在低频振动下的激发信号畸变严重的问题，从而拓宽可控震源的有效工作频段范围。因可控震源体型庞大，很难直接完成有效减震，提高勘探精度。为便于在实验室开展一系列的可控震源低频隔振研究，本发明以KZ‑28型可控震源为基础，设计了一种可控震源混合隔振实验装置。实验装置的主体部分均采用7075#铝合金材料，并通过不同特性的弹簧在下板和底板及上板和下板间构成了不同的弹簧质量系统，同时在下板和底板，上板和下板间分别安装了模态激振器进行激振及主动隔振。该可控震源隔振实验装置具有与KZ‑28型可控震源相似的振动特性，因此可以在该实验装置上进行低频隔振的实验研究，且研究成果可以应用在可控震源本身。

技术领域

本发明专利是以KZ-28型可控震源的振动特性为基础，设计一种可控震源混合隔振实 验装置，该装置用于在实验室进行可控震源的低频隔振研究，研究的成果可以直接应用在可 控震源本身，从而拓宽可控震源的有效工作频段范围。

背景技术

可控震源的工作流程是首先电控系统设置要求产生的线性或非线性正弦调频信号，信 号经过电液伺服系统进行放大，同时控制伺服主阀开启，振动器接收信号，高压液压油驱动 振动器的摆锤做往复运动，引起与活塞杆及车体连接的与地面接触的平板随之振动，从而将 产生的激发信号传入大地。

可控震源在激发信号过程中容易受到其本身机械、液压、伺服控制系统、底板与大地 之间的近地表耦合系统及一些随机性因素的影响，导致输入到地面的激发信号发生畸变。这 一变化会导致激发信号的信噪比下降，从而影响地质勘探的作业效果。因此提高可控震源的 低频率激发信号质量就可以拓宽可控震源的工作频段。

目前可控震源采用的是被动隔振的隔振方式，即在振动器和可控震源车车体之间通过 空气弹簧隔开，从而实现了对相干振动的隔离，利用空气弹簧构成的被动隔振系统尽管成本 低，实现简单，易于维护，但是根据被动隔振相关理论知识，只有当振动器的工作频率远远 高于可控震源的固有频率时，才会取得理想的隔振效果，甚至可以超过95％。而随着振动器 的工作频率逐渐接近可控震源的固有频率时，被动隔振装置则接近于完全失效，共振效应反 而会将振动放大。

发明内容

本设计的设计目标及基本设计要求如下：(1)实验装置应该与KZ-28型可控震源具有相 同的振动物理特性，因此实验装置应该采用单自由度振动模型，并且其固有频率应该是 2.57Hz，至少固有频率应该接近于2.57Hz；(2)实验装置的设计应该充分考虑和利用实验室现 有的激振力为100N的JZ-010型和激振力为20N的JZ-002型两个激振器的激振能力，以便取 得最符合KZ-28型可控震源实际情况的实验结论；(3)实验装置应该能够进行各种隔振方式的 实验研究，实现实验装置的充分利用。

就可控震源本身而言，可控震源的车体是通过弹簧压在振动器上的，振动器的振动 通过弹簧传递给了车体，弹簧起被动隔振器的作用。因此装置的单自由度质量弹簧系统应该 固定在一个振动体上，对振动体进行激振，振动经由弹簧传递给代表车体的质量块，这就是 弹簧质量系统的振动。在实验装置上我们要研究的是代表车体的质量块的振动特性和采用怎 样的隔振方式才能使质量块的振动尽可能地小，此时质量块接近于作为静载荷压在振动体上。 对于KZ-28型可控震源来说，就是车体接近于作为静载荷压在振动器上，这样就能保证振动 器的所有能量以地震波的形式传到大地，从而减少地震波的畸变，提高勘探的质量。