[发明专利]一种钻孔重力仪探头

说明书

本发明公开一种钻孔重力仪探头，涉及一种地学测量仪，其结构有五个主要部分：1.密封腔体，由金属外壳、密封塞、O型圈构成；2.重力测量系统，由压电陶瓷促动器、主弹簧、电容位移传感器、辅助弹簧为主要构件组成，所述重力测量系统将重力值变化转换为主弹簧长度变化，由电容位移传感器将主弹簧长度变化转换为电压信号，电压信号通过电缆输送到数据采集主机；3.恒温与温度测量系统，由热敏电阻、恒温元件、温度传感器构成；4.锁紧机构，由锁紧销、锁紧电机组成；5.定位与垂直度微调机构，由支撑销、锥度销、斜度滑块、微调螺杆、电子水准器组成。本发明结构简单，用水泥安装在恒温好、振动干扰少的钻孔中，有利于提高重力观测质量。

技术领域

本发明涉及一种地学测量仪，具体为一种钻孔重力仪探头。

技术背景

在地震研究领域，重力观测是重要手段之一，其原理是弹簧悬挂一个重块，重力加速度的大小与弹簧的伸缩呈正相关，例如：重力增大拉长弹簧，用电容位移传感器测出弹簧长度的增量，通过传递函数计算获得重力加速度的增量。弹簧一般用金属或者石英材料，受温度、振动影响较大。重力仪安装在远离振动源的山洞中，山洞建设投资巨大，多与其他仪器合用山洞，重力网点发展受到制约；重力仪以美国LaCosteRomberg-Scintrex公司产品为主，售价高达130万元人民币，也阻碍了网点发展。

发明内容

本发明所解决的技术问题是针对上述的山洞建设投资巨大、仪器价格昂贵两个方面，提出一种钻孔重力仪探头。

本发明的技术方案是：重力仪探头设计为直径110mm、高度500mm的圆柱形；重力仪探头借助安装工具，能够在钻孔中自动定心和调整垂直度；重力仪探头核心部件是：压电陶瓷促动器、陶瓷套筒、主弹簧、电容位移传感器。

上述压电陶瓷促动器固定在陶瓷套筒上部；压电陶瓷促动器下端与主弹簧上端固定；主弹簧下端与电容位移传感器的中极板上端固定，中极板处于悬挂状态；重力值变化使中极板重量同步变化，主弹簧长度遵循胡克定律同步变化，传感器将主弹簧长度变化转换为电信号。

上述重力仪探头，具有电容位移传感器调零、恒温、测温、锁定中极板的功能。

上述重力仪探头，使用膨胀水泥固结在钻孔底部，有效避开温度扰动和振动扰动。

本发明的有益效果是：重力仪安装在恒温良好的钻孔中，能够避开地表的温度和振动干扰，有利于提高观测数据可靠性；钻孔开凿方便快捷，具有选择观测点零活，占地面积小的优势，不再依赖造价昂贵的观测山洞；测量系统结构简单成本较低，适合推广应用。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明的纵向剖面图

图2是图1的AA剖面

图3是钻孔重力仪探头工作示意图

图1中序号 1.电缆；2.密封塞；3.不锈钢壳；4.压电陶瓷促动器；5.压电锁A；6.压电锁B；7.陶瓷套筒；8.金属套筒；9.恒温元件；10.热敏电阻；11.主弹簧；12.中极板(兼顾重量块)；13.上极板；14下极板；15.锁紧销；16.锁紧电机；17.支撑销；18.锥度销；19.陶瓷堵；20.辅助调节螺栓；21.辅助弹簧；22.传感器电路；23.石英垫片A；24.石英垫片B；25.温度传感器；26.斜度滑块；27.微调螺杆；28.电子水准器；29.O型圈；30.密封锥套。

图2中序号 3.不锈钢壳；7.陶瓷套筒；16.锁紧电机；15.锁紧销；12.中极板；22.传感器电路。

图3中序号 31.光伏电池；32.3G天线；33.重力仪主机；34.钻孔钢套管；35.重力探头；36.膨胀水泥。

具体实施方式