[发明专利]三轴地震振动器

说明书

本发明涉及一种用于地震探矿的振动器，更特殊地说，是涉及一种采用液压驱动三轴振动器的用于地震探矿的系统和方法。

地震探矿通常包括将冲击波，或震动引入到一个地质构造中去。然后，这个冲击波通过这个构造中的不同岩层的反射部分被加以检测。这个反射的冲击波被用来研究这个构造中的不同矿层的形状，组成和深度。产生这种振动的最主要的方法是利用不同形式的液压振动器。颁发给Crowell等人的美国专利No.5,401,919中的内容及所引的参考文献，描述了一种产生压缩波的这种机器。

描述三轴功能地震振动器的专利，包括颁发给Betz的美国专利4,662,473；颁发给Airhart的美国专利4,665,314；4,660,675；以及4,719,607。这些专利的每一个都描述了一种设备，它可以在不同的倾斜角度和方位角上产生振动的地震波，而不用重新定位装置的地面接触底板，或者不用重新定位载运这种装置的车辆。然而，这些现有技术的装置需要重新定位或重新设置某些部位，如振动器的机壳，以便产生出垂直的剪切波和压缩波。而且，这些装置不能在不产生大量的压缩波的同时产生剪切波。

美国专利No.4,853,907描述了一种可倾斜地震振动器。这个装置提供了一种机构“用来沿着所选择的向量途径产生振动信号”。这个装置可以安装在车辆上，它包括一个地面接合底板18，这个底板连接到一个下升降框架14上(第3列，第64-65行)。振动器34包括一个万能节38，它将一个轴36连接到底板18上(4列，18-22行)。一个振动重块44固定在轴36上，并且往复运动这个轴从而把振动传送到底板18上(4列，30-31行)。

现有的技术不能提供一个装置，可以沿着三个轴同时地产生地震振动，也不能选择性地只产生剪切波。因此，所需要的是一种地震振动器，它可以同时地或者有选择地把压缩波(P-波)和正交剪切波(S₁波和S₂波)传递到地球表面中去。而且，所需要的是一种系统或方法，它可以更精确地，在更好的隔绝冲击的安排下控制地震源的斜度和方位。

现有技术的另一个P波隔绝系统使用链条在底板处于升起和收藏位置时，将底板和一个地脚维持在恰当的方向。而且，隔绝空气袋在垂直方向上起作用，同时，一系列约束连接牢固地约束着振动器，防止它在横向上活动。但是，在P波和S波的联合操作中，横向的刚性约束可能会允许很大一部分S波能量传递到车辆上去。因此，为了产生S波，并且提供更好的冲击隔离，传递到载车上去的输出能量必须被消除。同时，选择一个有非常弱的约束的横向约束系统，可能会限制地震振动器在水平和平坦的地形上工作。这是因为在有斜度的地方工作可以允许振动器在操作时在横向上移进载车的框架内。

对上述的三轴振动器系统固有问题的解决方案，不能在现有技术中找到。因此，所需要的是一个振动隔离系统，它可以沿着多轴均匀地提供一个地震振动器的恰当的平稳的约束。

据此，本发明提供一个三轴地震振动器，一个用于这种振动器的隔离系统，以及一种方法，它可以将压缩波和剪切波的三轴线地震振动，或者是依次地，或者是同时地传递到地球的表面中去。

这个地震振动器包括一个地面接触底板，它将振动能量传递到地表中去。一个支持结构有一个回转装置，它包括一个接收在承窝装置内的球体。高架支脚将底板以相离开的关系牢固地连接到支承结构上去。这个回转装置以可转动方式支撑着一个振动器装置。这个振动器装置包括一个作用重物，一个双作用缸，以及一个P波活塞轴。这个活塞轴有一个第一和第二端，以及一个中心部位在第一和第二端之间进行连接。活塞安装在活塞轴上并位于作用重物的一个空腔内。活塞轴的第一端连接到球体上。一个第一伺服液压控制回路，将一个直线往复振动沿着活塞轴的轴线方向前后运动地产生到作用重物上。当地震振动器处于一个优先的垂直和水平操作位置时，这个往复振动沿着一个基本垂直的轴线产生。这个往复振动通过回转装置传递到支撑结构，向下再到高架支脚，传递到底板，然后传到地表。一个第二伺服液压控制回路将一个第一震荡振动产生到活塞轴上，然后也传到作用重物上去。这个震荡振动通过活塞轴的第二端传递到底板，然后传到地表中去。

在本发明的另一个特点中，一个第三伺服液压控制回路在活塞轴的第二端里产生一个第二震荡振动，从而产生一个基本上与第一震荡振动相垂直的第二连续震荡振动。

在本发明的另一特点中，第二控制回路包括至少一个驱动缸，它以不可滑动配合方式与活塞轴的第二端相联接。