用于孔中地震探测的分时单分量传感器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了用于孔中地震探测的分时单分量传感器及其使用方法，包括：圆柱形载体；传感器芯体；转轴，所述转轴沿圆柱形载体的径向转动连接在圆柱形载体内；长杆，所述长杆一端与转轴固接；短杆，所述短杆一端与转轴固接且与长杆呈180

【技术实现步骤摘要】
用于孔中地震探测的分时单分量传感器及其使用方法


[0001]本专利技术涉及孔中地震探测装置领域，特别涉及用于孔中地震探测的分时单分量传感器及其使用方法。

技术介绍

[0002]天然状态下的地壳岩层，通常处于应力平衡状态，由于在岩体中开挖巷道而改变了岩体的边界条件，破坏了岩体的相对平衡状态，使岩体中的天然应力场发生变化，在巷道周围一定范围内重新产生新的应力平衡。所谓的围岩松动圈，就是由于围岩应力重新分布，在巷道围岩一定范围内形成应力松驰区，也称围岩松动范围。由于围岩松动圈存在于围岩内部，不能直接进行观测，需要依靠一定的技术手段，因此如何可靠地测试出松动圈范围成为工程技术人员非常关心的一个问题。
[0003]中国专利技术专利公开号CN106226810A公开了一种孔中地震探头及其围岩检测装置与检测方法，孔中地震探头包括依次相接的一个震源装置和至少两个信号接收装置，且震源装置位于孔中地震探头的前端。每个信号接收装置包括一个载体、至少一个传感器芯体、至少一个贴壁耦合装置、一个隔震装置、至少一个隔音装置。这些信号接收装置的所有载体一字排开，每个载体的外壁上设置至少一个贴壁耦合装置，相邻两个载体之间通过一个隔震装置连接，每个载体内安装至少一个传感器芯体，且每个载体内的这些传感器芯体罩有至少一个隔音装置。该专利通过对传感器芯体的不同摆放角度来实现对垂直于孔中地震探头沿钻孔延伸的方向或者平行于孔中地震探头沿钻孔延伸的方向，一旦传感器芯体装载入载体后就无法改变传感器芯体的灵敏度方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是现有的孔中地震探头一旦安装好就无法改变传感器芯体的灵敏度方向，无法在依次探测中实现多角度多分量的测量，为此提供用于孔中地震探测的分时单分量传感器及其使用方法。
[0005]本专利技术的技术方案是：用于孔中地震探测的分时单分量传感器，包括：圆柱形载体；传感器芯体，所述传感器芯体内置于圆柱形载体内且被隔离层包覆；转轴，所述转轴沿圆柱形载体的径向转动连接在圆柱形载体内；长杆，所述长杆一端与转轴固接；短杆，所述短杆一端与转轴固接且与长杆呈180
°
夹角，所述短杆的另一端与隔离层固接；配重块，所述配重块一端与长杆的另一端固接，所述配重块的重量低于隔离层和传感器芯体的重量之和；开口槽，所述开口槽开设在圆柱形载体的表面，当长杆与圆柱形载体的轴向垂直时将有部分表面露出开口槽外； 扭簧，所述扭簧一端与圆柱形载体内壁固接，另一端与转轴固接。
[0006]上述方案的改进是还包括：限位板，所述限位板固接在圆柱形载体内部且位于转轴下方，当配重块与限位板接触时传感器芯体与圆柱形载体的轴向平行。
[0007]上述方案的进一步改进是所述限位板上设有磁块，所述配重块上设有磁性材料。
[0008]上述方案的更进一步改进是所述圆柱形载体内设有隔音罩，所述隔音罩将传感器
芯体、转轴、长杆、短杆和开口槽包容在内。
[0009]上述方案的又一改进是所述隔音罩内表面敷设有吸音材料。
[0010]上述方案中所述配重块暴露于开口槽外的部分呈楔形。
[0011]用于孔中地震探测的分时单分量传感器的使用方法，将圆柱形载体与震源装置连接组成孔中地震探头，利用导杆将孔中地震探头推送至钻孔中，配重块位于上方且部分暴露于开口槽之外，传感器芯体位于下方；当圆柱形载体进入钻孔后，配重块暴露在开口槽外的部分被推动围绕转轴顺时针转动完全进入圆柱形载体内，带动传感器芯体围绕转轴顺时针转动，进而改变灵敏度方向，当扭簧的扭力逐渐增大，配重块受到的推力消失，传感器芯体和配重块逆时针转动回到初始位置，如此反复。
[0012]本专利技术的有益效果是实现了在一次探测中多分量多角度的地震信号测量，无需多个传感器芯体不同角度的摆放，只需要一个传感器芯体即可实现，节省了硬件成本。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的用于孔中地震探测的分时单分量传感器初始状态示意图；图2是本专利技术的用于孔中地震探测的分时单分量传感器另一状态示意图；图3是图1中开口槽示意图；图4是图1中转轴与扭簧配合示意图；图中，1、圆柱形载体，2、传感器芯体，3、隔离层，4、转轴，5、长杆，6、短杆，7、配重块，8、开口槽，9、扭簧，10、限位板，11、隔音罩。
实施方式
[0014]下面结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0015]如图1
‑
4所示，用于孔中地震探测的分时单分量传感器，包括：圆柱形载体1，圆柱形载体内部中空；传感器芯体2，所述传感器芯体内置于圆柱形载体内且被隔离层3包覆，隔离层用于保护传感器芯体；转轴4，所述转轴沿圆柱形载体的径向转动连接在圆柱形载体内；长杆5，所述长杆一端与转轴固接；短杆6，所述短杆一端与转轴固接且与长杆呈180
°
夹角，所述短杆的另一端与隔离层固接；配重块7，所述配重块一端与长杆的另一端固接，所述配重块的重量低于隔离层和传感器芯体的重量之和；开口槽8，所述开口槽开设在圆柱形载体的表面，当长杆与圆柱形载体的轴向垂直时将有部分表面露出开口槽外； 扭簧9，所述扭簧一端与圆柱形载体内壁固接，另一端与转轴固接。
[0016]本专利技术通过长杆的设计来确保配重块在上方时能够与圆柱形载体外的钻孔孔壁接触，进而推动其顺时针转动，而开口槽的设计是沿圆柱形载体的轴向延伸分布的，且开口槽的宽度与配重块的宽度匹配。
[0017]作为本专利技术的优选例，还包括：限位板10，所述限位板固接在圆柱形载体内部且位于转轴下方，当配重块与限位板接触时传感器芯体与圆柱形载体的轴向平行。限位板用于给配重块定位，当配重块顺时针旋转至大致与圆柱形载体的轴向平行时被限位板阻挡，此
时传感器芯体的灵敏度方向也旋转了90
°
，在传感器芯体旋转的过程中收集到从0
°‑
90
°
的多分量信号。
[0018]作为本专利技术的优选例，为了确保传感器芯体能够顺时针旋转90
°
，所述限位板上设有磁块，所述配重块上设有磁性材料，这样当配重块顺时针旋转至靠近限位板时，通过磁块与磁性材料的吸引力来促使配重块继续旋转与限位板接触，磁力作为辅助旋转的角色，磁力与传感器芯体的自重和扭簧的扭力实现一个临时的平衡，当圆柱形载体受到外界振动时这种平衡状态被打破，扭簧的扭力和传感器芯体的自重大于磁力，促使传感器芯体又回到初始状态，配重块又有部分表面露出圆柱形载体的开口槽外，如此反复进行。
[0019]作为本专利技术的优选例，所述圆柱形载体内设有隔音罩11，所述隔音罩将传感器芯体、转轴、长杆、短杆和开口槽包容在内。所述隔音罩内表面敷设有吸音材料，比如吸音棉，泡沫材料等等。
[0020]作为本专利技术的优选例，所述配重块暴露于开口槽外的部分呈楔形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于孔中地震探测的分时单分量传感器，其特征是，包括：圆柱形载体（1）；传感器芯体（2），所述传感器芯体内置于圆柱形载体内且被隔离层（3）包覆；转轴（4），所述转轴沿圆柱形载体的径向转动连接在圆柱形载体内；长杆（5），所述长杆一端与转轴固接；短杆（6），所述短杆一端与转轴固接且与长杆呈180
°
夹角，所述短杆的另一端与隔离层固接；配重块（7），所述配重块一端与长杆的另一端固接，所述配重块的重量低于隔离层和传感器芯体的重量之和；开口槽（8），所述开口槽开设在圆柱形载体的表面，当长杆与圆柱形载体的轴向垂直时将有部分表面露出开口槽外； 扭簧（9），所述扭簧一端与圆柱形载体内壁固接，另一端与转轴固接。2.如权利要求1所述的用于孔中地震探测的分时单分量传感器，其特征是，还包括：限位板（10），所述限位板固接在圆柱形载体内部且位于转轴下方，当配重块与限位板接触时传感器芯体与圆柱形载体的轴向平行。3.如权利要求2所述的用于孔中地震探测的分时单分量传感器，其特征是，所述限位板上设有磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：高银贵，余国锋，刘金锁，吴记军，金修如，王宏伟，韩云春，黄刚，曹泽勇，
申请(专利权)人：平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：