[发明专利]由四个测量单元组成的高可靠地震仪

说明书

本发明公开一种由四个测量单元组成的高可靠地震仪，包括按照正交坐标系中的X、Y、Z坐标轴方向布设的三分向测量单元，还包括P分向测量单元、主控单元，P分向测量单元沿与由X、Y、Z坐标轴组成的立方体的对角线方向布设，每个测量单元包括相应的摆体、振荡及反馈电路，主控单元包括主控芯片、模数转换电路，各摆体感测的地面振动信号经相应的振荡及反馈电路处理，转换为相应的模拟电压信号，传输至模数转换电路，模数转换电路将相应的模拟电压信号转换为相应的数字信号，传输至主控芯片。本发明可大幅提升地震仪的可靠性，降低地震观测难度，保证地震仪的检测精度。

技术领域

本发明涉及一种地震仪，特别是涉及一种由四个测量单元组成的高可靠地震仪。

背景技术

现有的地震计主要包括东西向、南北向、垂直向三个分向的摆体，摆体由摆体支架和摆锤通过摆体簧片连接，通过摆锤绕摆体簧片的自由运动感知地面运动，再将地面运动转换为电信号，实现地面震动信号的检测。

现有的地震计，一方面，其摆体在工作之前需要进行调平、调零，以使摆体处于正常的工作状态，调平需要通过人工调地脚或是配置专用的调平装置，费时费力，实现代价高，且调平装置会影响地震计的检测精度；另一方面，三个分向的摆体，若其中一个出现故障或是检测性能下降，将会影响地震计的检测结果，可靠性不高，尤其是对于安装于海底、深井等监测位置的地震计，维护难度大、成本高，可靠性要求更高。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种由四个测量单元组成的高可靠地震仪，通过配置冗余摆体，可大幅提升地震仪的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种由四个测量单元组成的高可靠地震仪，包括按照正交坐标系中的X、Y、Z坐标轴方向布设的三分向测量单元，还包括P分向测量单元、主控单元，

P分向测量单元沿与由X、Y、Z坐标轴组成的立方体的对角线方向布设，

每个测量单元包括相应的摆体、振荡及反馈电路，

主控单元包括主控芯片、模数转换电路，各摆体感测的地面振动信号经相应的振荡及反馈电路处理，转换为相应的模拟电压信号，传输至模数转换电路，模数转换电路将相应的模拟电压信号转换为相应的数字信号，传输至主控芯片。

每个测量单元包括标定线圈，所述主控单元还包括标定电路，该标定电路根据所述主控芯片的控制信号向每个测量单元的标定线圈输出标定电流，相应的测量单元输出标定信号，并传输至所述主控芯片。

四个测量单元的坐标变换关系为：

其中，X、Y、Z分别对应三分向测量单元，P对应P分向测量单元。

按照公式(2)-(4)，所述主控芯片根据任意三个测量单元的测量数据，计算得到剩余一个测量单元的测量数据。

所述主控芯片根据所述三分向测量单元的测量数据，及按照公式(2)-(4)计算得到的三分向测量单元的测量数据，测算地震仪的自噪声水平。

所述摆体包括摆体支架、摆锤、摆体簧片、调零机构，

该摆体簧片包括分设于该摆体支架两侧的两组簧片，两组簧片的上端分别与该摆锤的两侧端固定连接，两组簧片的下端通过调零机构与该摆体支架相连接。

所述每个测量单元还包括零位检测及控制电路，所述主控芯片的控制信号输出端与零位检测及控制电路相连接，零位检测及控制电路的信号输出端与所述调零机构的动力控制端相连接，