轻便液压伺服可控震源激震系统研究

论文摘要

地震勘探是目前技术方法最成熟应用最为广泛的地球物理勘探方法之一。震源是地震勘探中必不可少的一部分,震源激发信号的质量直接关系到采集数据质量的优劣和数据解译的难易。为提高采集数据的质量减少数据中的虚假信号增加数据信息中的有效信号,地震勘探中应使用激发地震波稳定可靠的震源。落重震源操作简单使用方便,但激发能量小,可重复性差仅适用浅层地震勘探。炸药震源激发能量高、激发波形好,但炸药震源运输不方便对环境影响大使用成本高,不适用城市地震勘探和敏感地区地震勘探。夯击式可控震源和电磁式可控震源体积小,运输方便,地形适应能力力强但夯击式可控震源信号输出精度低,输出功率小,电磁式可控震源出力小,二者都只能应用于浅层地震勘探。常规液压式可控震源激发能量大,可重复性好,但其体积质量都比较大,运输不方便,对勘探场地要求高,不适用于山地丘陵地区及城市地区地震勘探。本文研究的轻便液压伺服可控震源能够很好的适用于城市地区中浅层地震勘探,和山地丘陵等复杂地形地区中浅层地震勘探,填补了其他震源应用领域的空白。本文通过Amesim仿真软件和室内实验对轻便液压伺服可控震源激震系统进行研究。本文针对激震系统设计了两种液压油路,并通过Amesim软件建立了两种油路激震系统的参考模型。参考模型的主要作用是筛选油路和给实际模型作参考。通过分析参考模型激震机构力学变量曲线和油路压力流量曲线等择优选择了激震系统的最终使用油路。根据使用油路建立了激震系统的实际模型并对其进行了仿真模拟分析。仿真发现重锤重力对激震机构的位移,速度,出力等力学变量输出有很大影响,为消除这种影响模型引入PID调整函数,PID调整函数通过重锤的LVDT位移传感器对重锤位移进行闭环调整减少重锤重力产生的影响。对引入PID调整函数后的实际模型仿真结果进行详细分析,并获得了比较理想的结果,成功指导了震源的研发。文章对激震系统中空气弹簧隔振系统进行了建模和仿真分析,定量评价了空气弹簧的隔振效果,为震源激震机构隔振设计提供了参考。震源模型的仿真模拟为震源研发提供了很大帮助,并参考仿真模型研制了可控震源样机。文章通过动态信号分析仪和传感器采集了震源的加速度信号和出力信号,并定量评价了加速度曲线和出力曲线质量。为测试震源样机的性能在长春净月某煤矿采空区进行了野外试验。试验场地地形条件复杂,地形起伏大,沟壑较多,测线大部分地区被草丛覆盖。场地苛刻地形条件对震源越野能力提出很高的要求。通过野外试验很好的考验了震源样机的越野性能,也从侧面反应了震源能够良好的适用于城市地震勘探和山区等复杂地形条件下的地震勘探。轻便液压伺服可控震源很好的填补了炸药和大型液压伺服可控震源应用的空白,在中浅层地震勘探和城市及山区复杂地形地区勘探具有广泛的应用前景。针对仿真模型和震源样机中存在的问题,进一步提高可控震源的质量,文章对仿真模型做了部分改进。控制器为调整重锤重力对震源扫频信号附加位移调整信号会一定程度上影响震源的出力曲线。为减小这种影响,文章在原模型激震平板上增加了一个双作用油缸。文章对改进模型变量输出进行了详细分析,新模型位移调整信号幅值很小对扫频信号基本未做改变,激震机构的出力曲线质量相比原模型提高很多。模型改进对震源的后续研发和改进具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 论文研究内容及技术路线
• 第2章 可控震源理论基础
•   2.1 可控震源勘探的基本原理
•   2.2 可控震源扫频信号
• 第3章 激震系统设计及仿真
•   3.1 液压系统设计
•     3.1.1 功率设计及液压元件选用
•     3.1.2 液压油路设计
•   3.2 激震系统建模
•     3.2.1 AMESim软件介绍
•     3.2.2 不同液压油路及激震机构建模
•     3.2.3 模型参数设置
•   3.3 隔振系统建模
•     3.3.1 隔振系统设计
•     3.3.2 系统建模
•   3.4 仿真结果分析
•     3.4.1 参考模型仿真结果分析
•     3.4.2 实际模型仿真结果分析
•     3.4.3 隔振系统仿真结果分析
•     3.4.4 模型改进
•   3.5 小结
• 第4章 室内实验及野外实验
•   4.1室内实验
•     4.1.1 实验过程
•     4.1.2 数据分析
•   4.2 野外试验
•     4.2.1 试验场地概况
•     4.2.2 试验及结果分析
•   4.3 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐书兵

导师: 张晓培

关键词: 可控震源,液压回路,激震系统,出力,隔振系统

来源: 吉林大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 地质学,地球物理学,矿业工程

单位: 吉林大学

分类号: P631.4

总页数: 88

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