CN101783059A - 一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪 - Google Patents

Abstract

一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，连接有磁铁的拾震器悬浮在水平台磁铁上，水平台面上竖直连接绝缘筒，绝缘筒内壁连接若干个光针对准拾震器外径的激光干涉仪，绝缘筒盖板下面连接非接触约束拾震器的电磁传感器，水平台放在小潜浮球内的液体液面上，小潜浮球下舱装载细铁砂垂直潜浮在大潜浮球中舱内的液体中，大潜浮球的下舱装载粗铁砂垂直潜浮在液体池内的液体中，电缆及数据线密封处理后与信号放大器及计算机连接，其能以液体过滤非地震信号，用非接触测量仪器记录地球整体突发颤动的位移速率，并通过地震模型处理软件分析得出将发生强震的区域及时刻的参数，可作为捕获地震前兆信号进行地震预报的仪器。

Description

一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪

技术领域

本发明涉及一种利用液浮平台阻断磁悬浮重物拾震器与地球表面直接接触的大地震预报仪。具体的说，是在现有地震仪的拾震器与地球表面之间增加液体物质过滤地球表面小尺度范围微小震动波之后，以激光干涉仪(或测微仪)和电磁传感器测量磁悬浮重物拾震器随地球整体突发位移颤动的位移速率，并通过信号放大器及地震模型数字化信息处理软件的计算与分析最终得出将发生强震区域及时刻的大地震预报仪。该仪器适用于仪表设备制造领域。

背景技术

公元132年，中国人张衡发明候风地动仪开创了人类对地震的研究。1857年意大利南部发生了一次强烈地震。爱尔兰工程师马利特(RobertMallet 1810-1881)到地震灾害现场考察并证实的确是一种震动波造成了地质构造及建筑物的破坏。基于对地震波的认识，19世纪下半叶人们发明地震仪(seismograph)，其利用实物体的惯性原理记录地震波引起的地面运动[1]。

在近十几年，人们将传感器和电子反馈技术、数字化技术引入到地震仪的制造中。通过这些宽频带、高精度的数字化地震仪在对地震波研究的过程中逐步的了解了地球内部的结构。但是，人们用测震学理论指导地震预报却未取得任何成果。这因为，地壳破裂以后才会产生地震波，地震波被地震仪所记录之时地震过程已经结束。人们设想根据地震波表象总结发震规律并预报地震，却因无法捕捉到地震的前兆信号，以致至今所制造的地震仪都不能对地震作出临震的短期预报。

在地震预报的问题上，陈运泰院士认为，要明确认识所谓“确定性的地震前兆”。也就是寻找到在任何一种大地震前必无一例外地被观测到的、在大地震前发生的与地震的发生有关联的现象，并且一旦出现这种现象，必无一例外地发生大地震[2]。

为什么人们总是捕捉不到确定性的地震前兆信号？这与人们对地球-太阳行星动力系统的认识存在误区有关。

回顾人们对微观原子层次物质研究的历史可以看到，对于量子物理计算所得的氢原子半径R值与从光谱实验中求得的R_H值存在少许差异的问题，高顺福等学者认为：“理论与实际存在的差异，是由于在计算中把原子核视为静止不动的缘故”。他们指出：“……在力学上，把原子核看作不动，要求原子核的质量为电子质量的无限大倍”。实际上，客观并不存在质量巨大的原子核。因而，他们提出氢原子的质心模型消除了上述的差异[3]。

借鉴高顺福等学者的成功经验，中国核工业江西地质局退休工程师、嘉兴市南湖区长军能源技术研究所所长董长军认为，应将氢原子的质心模型推广用于地-太行星动力系统分析地球发生地震的问题。

首先，按高顺福等学者的观点，同样不能将地-太行星动力系统中的太阳视为静止不动的天体。地-太行星动力系统应是一个有质心的动力系统。也就是说，在地球和太阳之间的万有引力作用下，地球和太阳共同绕质心c运动，而不仅仅只是地球围绕太阳转。如地-太行星动力系统质心模型示意图(未按比例绘制)图1、图2所示，在图1、图2，图中(1)为太阳，图中(2)为地-太行星动力系统的质心c，图中(3)为地球，图中(4)为太阳公转轨道，图中(5)为地球公转轨道，图中(6)为地球到太阳的距离r，图2图中(6)为地球向地-太动力系统质心c位移的方向，图中(7)为太阳到质心c的距离r_t，图中(8)为地球到质心c的距离r_d。

通过图1、图2，不难看出，地-太行星动力系统质心模型中的地球和太阳都绕着质心c旋转运动，其系统内将有两个转动分量。一个应该是地球m_d的角动量p_d，而另一个则是太阳m_t的角动量p_t。地-太行星动力系统的总角动量P_z和总动能E_z应该等于地球和太阳二者的角动量和动能的总和

P_z＝Gm_dr_d ²ω_d+Gm_tr_t ²ω_t                (2-1)

E_z＝G1/2m_dr_d ²ω_d ²+G1/2m_tr_t ²ω_t ²        (2-2)

(式中m_d和m_t分别表示地球和太阳的质量，r_d和r_t分别为地球和太阳到它们的质心c的距离，ω_d和ω_t分别是地球和太阳绕着质心c运动的角速度，G是引力常数)。

如果用r表示地球与太阳之间的距离，那么，显然就有

r＝r_d+r_t                               (2-3)

根据质心的定义，立即可得

r_d＝m_t/m_d+m_t·r                        (2-4)

r_t＝m_d/m_d+m_t·r                        (2-5)

按照角动量守恒定律，这两个角动量的数值应该是相等的，即

p_d＝p_t                            (2-6)

或Gm_dr_d ²ω_d＝Gm_tr_t ²ω_t            (2-7)

在这里，已知地球m_d＝5.976×10²⁴kg，地球ω_d＝2.0×10^-7rad/s，地球与太阳之间的距离r＝1.496×10¹¹M。于是，根据式(2-4)，地球到质心c的距离就有

r_d＝m_t/m_d+m_t·r＝2.0×10³⁰/5.976×10²⁴+2.0×10³⁰·1.496×10¹¹＝0.999997×1.496×10¹¹＝1.495995×10¹¹M

再计算太阳m_t相对和m_d共同的质心c的距离r_t，根据式(2-5)，太阳到质心c的距离r_t就有

r_t＝m_d/m_d+m_t·r＝5.976×10²⁴/5.976×10²⁴+2.0×10³⁰·1.496×10¹¹＝2.988×10^-6×1.496×10¹¹＝4.47×10⁵M

计算地球的角动量p_d数值，因为有p_d＝Gm_dr_d ²ω_d，所以

p_d＝6.67×10^-11×5.976×10²⁴kg×(1.495995×10¹¹)²×

2.0×10^-7rad/s＝1.784×10³⁰

计算太阳的角速度ω_t数值，因为有ω_t＝Gm_dr_d ²ω_d/Gm_tr_t ²所以

ω_t＝1.784×10³⁰/6.67×10^-11×2.0×10³⁰×(4.47×10⁵)²

＝0.06694rad/s

计算太阳的角动量p_d数值，因为有p_t＝Gm_tr_t ²ω_t，所以

p_t＝6.67×10^-11M×2.0×10³⁰kg×(4.47×10⁵)²×0.06694rad/s

＝1.784×10³⁰

计算所得数据表明p_d＝p_t。在正常情况下，如果p_d＝p_t是永恒不变的，则地-太行星动力系统将永远保持稳态运行。但事实上p_d和p_t经常都在变化。例如，地球上江、河、湖、海及土壤中的水每天都在蒸发，每天的蒸发量都有1.17×10¹⁵kg。虽然，水蒸发后变成水蒸气停留在地球的周围空间并没有消失。然而，这些蒸发掉的水却脱离了地-太行星动力系统，造成了地球质量数值的减小。另外，停留在地球周围空间的水蒸气如遇气流变化即可产生降雨和降雪，地球每天的降水量由历年水文资料统计大约也为1.17×10¹⁵kg[4]，几乎与年蒸发量相等。如果，地球上每天的蒸发量与每天的降水量数值相等，那么，地球质量的总数值不会发生变化，地-太行星动力系统没有必要调整角动量的平衡。然而，当地球上某一地区进入雨季，或者同时又遇到海面上形成飓风和台风，地球在某一天中的降水量就会大大超过平均每天降水量。如果假设某一天中的降水量是平常平均每天降水量的5倍，那么，除了其中一天的降水量与当天的蒸发量相抵销外，地球将会突然增加质量4.68×10¹⁵kg。这样，由于角动量守恒，地-太行星动力系统会自行调整角动量的平衡。大家知道，太阳系有八大行星，分别与太阳形成各自的行星动力系统，受八大行星角动量的制约，太阳不会轻易调整它的总角动量p_t1。最终，地-太行星动力系统只有调整地球的角动量p_d。

地球调整p_d是地球系统质心c靠拢缩短距离r_d。如图2所示，图中(6)为地球系统质心c位移的方向，地球沿箭头方向朝着系统质心c位移靠拢缩短距离r_d。

按以上地球质量突然增加4.68×10¹⁵千克的假设推理，地球r_d缩短多少距离呢？根据地球质量与其到质心c距离的对应关系，地球质量每增加1千克，地球r_d缩短Δr_d，于是有

Δr_d＝1.495995×10¹¹M/5.976×10²⁴kg＝0.25×10^-13M

所以，r_d缩短的距离r_dk为

r_dk＝0.25×10^-13M×4.68×10¹⁵kg＝117M

按上述推理，很容易想象，如果地球在某一天中的降水量增加4.68×10¹⁵千克，那其所降落的雨水不是在1s之内倒向地球的，而是在86400s之内落向地球的。这意味，地球一天内位移117M，其位移速率v数值非常小。这样，地球朝质心c位移117M后，因为p_d＝p_t，地球会自动停止位移。由于其位移速率v的数值很小，地球突然停止位移速率等于零时不会引起数值巨大的惯性动能。不会造成地球整体的颤动。

然而，如果假设在某一天的某一时刻由于太阳黑子活动或者太阳发生某种核聚变反应引起太阳p_t的数值增大或减小，此时，由于角动量守恒，地-太行星动力系统中的地球必定迅速调整p_d。那怕是太阳p_t在单位时间1s内增大或减小了一个很微小的数值，都有可能造成地球p_d的瞬间变化。如果这个瞬间变化使地球以50M/s的速率向系统质心c的相反方向位移50M，并在其p_d数值调整到位时位移速率突然变为零，此时，地球因巨大的惯性作用将产生整体颤动！这样，尽管地球在1s内仅位移了50M，这在天文学的尺度上虽然是很微不足道的数字，但是，一个质量数值巨大的天体以50M/s的速率位移之后突然停顿，却能够使地球整体引起数值巨大的惯性动能。地球向着系统质心c反方向作功的惯性动能E_g可由下式求出：

E_g＝G·1/2m_dv²                    (2-8)

E_g＝G·1/2m_dv²＝6.67×10^-11×0.5×5.976×10²⁴(50/s)²＝4.98×10¹⁷j(式中G是引力常数，式中引入G，是因为地球在宇宙太空只受到万有引力的作用，其空间环境不同于地球表面物体受地球引力作用的情况)。

既然，地球因整体颤动能引起4.98×10¹⁷j的E_g，那这个E_g就必然会以某种形式释放。E_g释放动能的区域若在地壳某两条活动断裂交叉或易发生曲折的部位，就会引发地震。当然，因E_g分部区域大，其只会引发震级较小的初震。众所周知，地震有初震、主震、余震。那么，地球因整体颤动引起的E_g如何释放才能引起主震、余震呢？这要通过分析地球内部的物质质量分布情况才能回答。

人们对于地球内部实体物质结构分布情况的认识，是在20世纪初诞生了地震学和发明了地震仪之后得到的。1909年克罗地亚科学家漠霍洛维奇(Andrija Mohorovicic 1857-1963)利用地震仪对地震波的探测首先发现地下30km-60km处有p波速度的分界面，这个分界面被确定为底壳与地幔的分界面。1914年美国地质学家巴雷尔(joscph barreII1869-1919)提出了软流圈的存在，他说，均衡理论要求在地壳或岩石圈下有圈层。1914年古登堡(Beno Gutenberg 1889-1960)发现地幔中地震波速度到2900km深度又出现了一个界面，并作为地幔与地核的分界面。地震学家古登堡正是根据这一现象确认了地核的存在。原来这一巨大的“影区”竟是地核的影子。从地震波传播的情况来看，地核似乎是不传播横波的。地震学家因此推测，地核是液态的。1936年，丹麦女地震学家莱曼(Inge lehmann 1888-1993)用1929年新西兰布勒(biLLcr)的地震资料为证据，说明很小的固态核边缘，某些p波会反弹，以致发生了偏离，偏离了那些假设为地球中心核完全是均匀液态所能记录到的地方。她从p波反射“阴影”中辨认出地球的固态内核的形象，即在液态的地核中还有一个固态的内核[5]。

目前，国际地球物理学界公认的有关地球内部实体物质结构层次的分布详细数据如表2-1所示[6]。

表2-1地球内部实体物质结构层次分布数据表

实体物质结构层次名称	深度范围(kM)
		地壳(包括大陆、海洋)	大陆15-80 海洋2-11
刚性岩石圈层(包括地壳)	70-150
		液态软流层圈层	150-220
固态塑性过渡圈层	220-700
		固态塑料地幔圈层	700-2891
液态流体地核外核圈层	2891-5149
		地核内核	5149-6371
地球中心	6371

从表2-1可以看出，地球的最上层是厚约150kM的坚硬岩石圈，称为岩石圈层，它包括底壳和上地幔的顶部。岩石圈层不是一个整体，而是由构造活动形成割裂的、连续不断地相对运动的若干个刚性板块。在岩石圈层下，其物质少部分是融化状态具有流变特征的软流层，下边界大约为220kM。过渡圈层为固态塑性物质，下边界大约为700kM。地幔圈层为固态塑性物质，由榴辉岩和橄榄岩构成，其物质成分主要是铁镁矿，下边界大约为2891kM。地核外核圈层为液态流体物质，物质成分大部分是热融的铁，下边界大约为5194kM。对于地核内核，许多科学家分析认为，可能是结晶态的铁和硅等固态物质，达地球中心大约为6371kM，内核直径大约2354kM。

董长军认为，分析地球内部的物质质量分布要考虑地球存在特殊存在形式的引力场物质。虽然目前对于地球内部引力场物质的分布研究没有详细的文献资料。但值得注意，地球内部是一个引力场非均匀分布的特殊环境。其环境特征是，地心至地球球面各点不遵循引力的距离平方反比定律。在地球表面至地心，引力场场强不是逐渐加强，而是逐渐减弱，直至地心等于零。比如，液态流体地核外核圈层的物质受到的地球引力场场强(重力加速度数值g)就比地球表面上的弱。这个层次gg数值的计算由下式：

因为有：F＝mg(r/R)                    (2-9)

所以：g_g＝F/m(r/R)                    (2-10)

g_g＝9.8/1(3480/6371)＝9.8/1×0.546＝5.35M/s²

(r是地核外核边界至地心的距离，R是地球半径，物体质量设为1kg)。

以下是利用式(2-10)计算得出的地球内部实体物质结构层次各个边界层深度的地球引力场场强数据，参见表2-2可直观了解地球内部引力场物质的分布情况。

表2-2各个物质圈层深度的地球引力场场强数据表

实体物质结构层次名称	深度范围(km)	圈层深度的地球引力场场强(M/s2)
			地壳(包括大陆、海洋)	大陆15--70海洋2-11	9.78
刚性岩石圈(包括地壳)	70-150	9.69
			液态软流层	150-220	9.57
固态塑性过渡层	220-700	9.46
			固态塑料地幔	700-2891	8.72
液态流体地核外核	2891-5149	5.35
			地核内核	5149-6371	1.88

实体物质结构层次名称	深度范围(km)	圈层深度的地球引力场场强(M/s2)
			地球中心	6371	0

另外，地球因为自转所引起的地球内部实体物质的惯性离心力f也是一种不能疏忽的地球物理机制。通常，在地球表面相对地球惯性坐标系运动的实物体其惯性离心力F_k＝mv²/r。但是，分布在地球内部各个结构层次的实体物质由于没有相对地球惯性坐标系运动，其跟随地球整体相对银河惯性坐标系运动只受到万有引力的作用。因此，董长军认为，地球内部实体物质在各个边界层深度的惯性离心力f可用下式计算：

f＝Gmv²/r(式中G是引力常数)。        (2-11)

以下，表2-3是利用公式(2-11)计算得出的地球内部实体物质结构层次各个边界层深度每1kg物体的惯性离心力f₁的数值。

表2-3各个边界层深度每1kg实体物体的惯性离心力f数值表

层次名称	深度范围(km)	各层至地心的距离(kM)	每kg质量在各层深度的惯性离心力f1(N)
				地壳	大陆15--70	6361	0.24×10-11N
岩石圈	70--150	6301	0.222×10-11N
				软流层	150-220	6221	0.219×10-11N
过渡层	220-700	6150	0.217×10-11N
				地幔	700-2891	5671	0.19×10-11N
地核外核	2891-5149	3480	0.12×10-11N
				地核内核	5149-6371	1222	0.043×10-11N
地球中心	6371	0	0

通过对地球内部实体物质的质量分布情况和地球内部引力场物质的分布情况，以及地球因自转所引起的地球内部各层次实体物质的惯性离心力f的详细分析，董长军发现，地震学家莱曼提出液态地核中心存在固态内核的观点与地球内部物质分布的情况不相符。因为，在莱曼描述的固态内核深度范围5149-6371kM其引力场场强数值是1.88M/s²-0，而其每1kg实体物质的惯性离心力f₁数值仅仅只有0.043×10^-11N。这样看来，固态内核所在深度范围5149-6371kM的区域不存在数值巨大的压力。那么，由此可以推断，地球内核中的物质没有凝结成为固态内核的物理机制。董长军认为，地震学家莱曼发现的某些p波反弹发生偏离反射“阴影”的资料是1929年新西兰布勒(biLLcr)地震时的瞬间资料，其并没有拿出该区域地震前、后的地球内部观测资料进行对比，仅凭地震瞬间的某些p波反弹发生偏离反射“阴影”的数据就确定地球内核是固态核的理由是不充分的。事实上，地球内核仍然是液态的流体，只不过其中的物质成分与地核外核不同而产生了某些p波反弹发生偏离反射出“阴影”。

在此，值得重申，莱曼的科学发现是地球物理学最重要的发现之一。如果不是莱曼的科学发现，我们将把地球地核之外核、内核一并看作一个整体液态流体核。根本无法认识这个在内核5149-6371kM深度范围还存在物质成分不同于2891-5149kM深度范围物质的另外物质。

继而，董长军设想：基于地球自转无可争辩的客观现实，虽然在2891-5149kM深度范围每1kg实体物质的惯性离心力f数值仅为0.12×10^-11N-0.043×10^-11N，但是，由于其中的流体物质质量数值巨大，其惯性力f数值也很巨大，因而铁、硅、镁熔融状态的流体物质受惯性离心力f的作用会将密度数值较大(密度系数为7.8)的铁和镁与密度数值较小(密度系数为2.8)的硅进行分离。结果，铁和镁被分离到2891-5149kM深度范围，而硅却被留在了5149-6371kM深度范围。

这样，当地球在某一时刻调整p_d，若其以50M/s的速率向系统质心c位移，并在其p_d数值调整到位时突然停止位移将引起地球整体颤动。这时，背向系统质心c一面的2891-5149kM深度范围中大约1/8的铁、镁熔融状态流体1/8m_d1-1因没有与地球整体紧密的固定；其会继续以50M/s的速率向地核中心以及对岸方向位移，并挤压内核的硅熔融状态流体强行与其交换所在地球内部空间的位置。如3图所示，图中(1)是1/8的铁、镁熔融状态流体，图中(2)是2891-5149kM深度范围地球外核，图中(3)是5149-6371kM深度范围的地球内核。1/8m_d1-1向地核中心以及对岸方向位移的物理过程量化概算如下：

首先，地球外核的m_d1铁、镁熔融状态流体的质量数值：

因为，球体积＝4/3ЛR³，所以

地核体积m_dT＝4/3ЛR³＝1.33×3.1416×(3.48×10⁶)³＝1.761×10²⁰M³由于地核包含内核体积m_dT2，

因为，地球内核体积m_dT2＝4/3ЛR³

m_dT2＝1.33×3.1416×(1.222×10⁶)³＝7.63×10¹⁸M³

还因为m_dT1＝m_dT-m_dT2，所以

m_dT1＝1.761×10²⁰M³-7.63×10¹⁸M³＝1.6847×10²⁰M³查物质密度数据表，铁的密度系数为7.8，硅密度系数为2.8。

于是地球外核的质量m_d1

m_d1＝m_dT1×7.8＝1.6847×10²⁰M³×7.8＝1.314×10²¹kg

地球内核的质量m_d2

m_d2＝m_dT2×2.8＝7.63×10¹⁸M³×2.8＝2.14×10¹⁹kg

计算2891-5149kM深度范围的铁、镍熔融状态流体因地球自转所获得的总惯性离心力f_z，查表2-3得到每kg质量的惯性离心力为0.12×10^-11N，于是

f₂＝0.12×10^-11N×1.314×10²¹kg＝1.58×10⁹N

那么，1/8m_d1-1附着在地球2891深度界面受到的惯性离心力f₁

f₁＝1.58×10⁹N/8＝1.98×10⁸N

由于，1/8m_d1-1以50M/s的速率向地核中心以及对岸方向位移，其必然具有动量，根据牛顿第二定律的另一种形式：动量的变化率等于力，即f＝mdv/dt，这样，1/8m_d1-1必定受到一个指向地核中心及对岸方向的力f_G的作用。另外，由于1/8m_d1-1相对地球内部引力场物质运动，即进入地球惯性系。查表2-3计算得到2891-6371kM深度范围引力场场强为5.35M/s²，5.35M/s²与地面引力场场强9.8M/s²的比例系数约为0.546，因此，其力f_G有

f_G＝1/8m_d1dv/dt×0.546

f_G＝(1.314×10²¹kg/8)×50/s×0.546＝1.64×10²⁰×50/s²×0.546＝8.2×10²¹×0.546＝4.48×10²¹N

本来，1/8m_d1-1是由1.98×10⁸N的f₁稳定在2891-6371kM深度范围的，但因为，f_G＞f₁约13个数量级，所以，1/8m_d1-1能够很容易的抵抗f₁的阻挡以50M/秒的速率向地核中心以及对岸方向位移。

于是，1/8m_d1-1在2891-6371kM深度范围位移的实际动能E_d1数值，因为有

E_d1＝1/2mv²×0.546

所以，E_d1＝1/2×(1.314×10²¹kg/8)×(50M/s)²×0.546

＝1/2×1.643×10²⁰×2500×0.546＝0.92×10²³j

当然，1/8m_d1-1向地核中心以及对岸方向位移必定与m_d2交换所在地球内部空间的位置，这样，如图4所示，图中(1)是1/8的铁、镁熔融状态流体，图中(2)是2891-5149kM深度范围地球外核，图中(3)是5149-6371kM深度范围的地球内核m_d2，图中(4)是地幔。m_d2受到挤压相对1/8m_d1-1向反方向位移。其也相对地球内部引力场物质运动，也同时进入地球惯性系，同样处在2891-6371kM深度范围，m_d2的实际动能E_d2数值：

E_d2＝1/2mv²×0.546

E_d2＝1/2×2.14×10¹⁹kg×(50M/s²)²×0.546＝1.07×10¹⁹×2500×0.45＝1.46×10²²j

比较E _d1和E_d2的大小，E_d1大约是E_d2的7.6倍。1/8m_d1-1挤压m_d2消耗自身1/7E_d1，余下的6/7E_d1将有一部分抵销离心力的作用。另外，1/8m_d1-1还将获得地球引力场重力加速度5.35M/s作用而加速。1/8m_d1-1的速率不但没有减少反而还增加了。但在其位移越过了地球中心点6371kM处之后，将逐渐受到地球中心对面反方向的地球引力场重力加速度5.35M/s²的反作用，1/8m_d1-1的速率又逐渐减小。然而，1/8m_d1-1在越过地球中心后，其位移方向与地球惯性离心力f的作用方向相同，又获得地球惯性离心力f的作用。这一正一反的相互作用的作用效果通过相互抵销，实际上对1/8m_d1-1速率的影响很小，在这里，暂不详细计算相互抵销的具体数值。

1/8m_d1-1穿越地球内核m_d2的运动学物理过程很容易想象。在位移之前，1/8m_d1-1大约呈一个锥体，当其启动位移后，即受到m_d2在其四周围的阻挡挤压，这就迫使1/8m_d1-1形成一个圆柱体。按其所在5149kM深度范围的地球半径估算，1/8m_d1-1形成的圆柱体端面直径大约为700kM，如图5所示，图中(1)是地球地核外核1/8m_d1-1形成的流体圆柱体，图中(2)是地球地核内核m_d2，图中(3)是地球地核外核1/8m_d1-5，图中(4)是地球地幔。图中(5)是地-太行星动力系统质心c。

这个由铁融熔状态流体形成的圆柱体在启动之时确定指向地球中心和对岸一直到地-太行星动力系统质心c的方向位移。由于地球的自转，圆柱体端面将逐渐远离地-太行星动力系统质心c的方向。但此时，地球内部没有任何物理机制阻挡1/8m_d1-1的位移，1/8m_d1-1继续按启动时的方向向地球中心和对岸方向位移。1/8m_d1-1越过中心之后再到达对岸的5149kM深度的层面，要经过2444kM的路程。1/8m_d1-1从初速度50M/s位移到停止位移速度等于0，其平均速度v_k因为

v＝v₁+v₀/2

所以

v_k＝50+0/2＝25M/s

其位移2444kM的路程所需的时间大约是

2444000M/25M/s＝27小时9分33秒

考虑到1/8m_d1-1向地核中心以及对岸方向位移必定与m_d2交换所在地球内部空间的位置，这样，1/8m_d1-1与m_d2相互挤压和相对运动其流体物质相互摩擦在地球内部转变成数值巨大的热。其摩擦阻力系数的求导，因地球内部的高温高压环境在地球表面无法模拟，不能准确计算。因此，1/8m_d1-1的位移速度v_k很可能小于25M/s。因此，其位移2444kM的路程所需的时间可能大于27小时9分33秒。

1/8m_d1-1到达对岸之后，立刻对对岸的1/8m_d1-5进行挤压，由于1/8m_d1-5是不可压缩的流体，它可以将1/8m_d1-1传递的动能E_d1传递给地幔圈层，而可塑的地幔圈层又将动能E_d1传递给软流圈层，最终，软流圈层将动能E_d1传递到地壳圈层下端。这就如同形成了一个巨大的“液压千斤顶”，顶在地壳圈层下端某一直径大约为700kM的区域内，如图6所示，图中(1)是地球地核内核m_d2，图中(2)是地球地核外核1/8m_d1-1形成的流体圆柱体，图中(3)是地球地核外核，图中(4)是地球地幔，图中(5)是地球软流层过渡层，图中(6)是地球岩石圈。当地壳圈层下端聚集的动能E_d1达到很大数值，对地壳某一直径为700kM的区域作功转化为数值巨大的静压力，并且，静压力的作用强度超过局部地壳所承受压力的极限时，地壳局部就会发生破裂产生震动波，震动波传到地面就是人们见到的所谓地震主震。人们对历次大地震所释放的能量进行过计算，8级以上的大地震释放的能量一般在6.63×10¹⁶j。而1/8m_d1-1所携带的E_d1有1.13×10²³j，足以引起地球上8级以上的大地震。

当然，一次主震不能完全释放1/8m_d1-1的E_d1。1/8m_d1-1的那个由铁融熔状态流体形成的圆柱体的尾部继续挤压对岸的1/8m_d1-5最终形成流体堆积，由此，1/8m_d1-1挤压对岸1/8m_d1-5的面积不断扩大，扩大至直径约1200kM左右的区域。如图7所示，图中(1)是地球地核内核m_d2，图中(2)是地球地核外核1/8m_d1-1形成流体堆积，图中(3)是地球地核外核1/8m_d1-2、1/8m_d1-3、1/8m_d1-4，图中(4)是地球地核外核1/8m_d1-5，图中(5)是地球地核外核1/8m_d1-6、1/8m_d1-7、1/8m_d1-8。当这个区域的地壳局部有很多薄弱点到了承受压力的极限，于是，这些薄弱点开始断裂，断裂过程产生震动波，震动波传到地面也就是人们感觉到的余震。余震震级一般比主震小，震动次数多。

一般来讲，主震发生的地点被认为是震源。震源深度取决于地壳承受压力最薄弱点的深度。地壳承受压力最薄弱点一般在断裂带的两头、两条活动断裂交叉部位。在20世纪60年代以后，人们发现，在许多情况下，无断层的区域也会发生大地震。这充分表明，不是断层产生地震，实际上应该是E_d1对地壳某一区域作功转化为静压力使地壳局部发生破裂而产生地震。

一千多年以来，经过无数科学家的努力探索，特别是有了上述科学家所作出的卓越贡献，我们终于可以非常清楚地回答：“是由于太阳的活动引起地球-太阳动力系统瞬间调整角动量平衡；地球向系统质心位移或反方向位移速率的突然变化造成地球内部流体物质流动挤压地球外壳并使外壳破裂产生震动波形成地震”。

上述的这个从科学方面作出的关于大地震成因解释，建立了地球向系统质心位移速率的突变形成地震的地震模型，能够非常精确的划出地球内部物质及能量的运移和聚集路线。所以，该地震模型理论可以指导今后大地震的临震预报。

要准确预报地震，就要捕捉到“确定性的地震前兆信号”。上述描述的地震模型就包含了一个非常重要的、确定性的地震前兆信号。通过表2-4人们可以清晰的了解这个可作为临震预报的唯一信号：

表2-4地震孕育过程可能出现前兆信号的重要环节一览表

序号	大地震发生过程的重要环节	确定性的地震前兆	有无可测量的具体信号
				1	太阳剧烈活动	有前兆	无
2	地球调整角动量发生位移	无前兆	无
				3	地球位移速率的突然变化	有前兆	有，地表静止物体的颤动
4	地球内部流体的相对位移	无前兆	无
				5	地球内部流体的挤压过程	无前兆	无
6	地壳断裂前的微过程	无前兆	无
				7	地壳断裂的震动波	无前兆	有，已到达地面的地震波

从上述所列的大地震孕育过程的7个重要环节，可以清楚的看到，地球调整角动量而发生位移没有任何前兆。地球位置移动距离的长短也没有任何前兆。只有在地球位移速率的突然变化时才具有可以测量的前兆信号！由于地球位移速率的突然变化，地球上每一个有质量的物质质点都会随同地球一同发生颤动！但是，必须要指出，地球仅相对银河惯性坐标系运动只受到万有引力的作用，地球上每一个有质量的物质质点相对地球引力场物质并没有发生相对位移，因而，如果地球以1M/s的速率位移之后突然停止位移，那么，在地球表面的1kg实物质点所产生颤动的速率v_d1就有：

v_d1＝1M/s×G＝1M/s×6.67×10^-11＝6.67×10^-11M/s

地球上1kg实物质点所产生颤动的速率v_d1的数值非常小，是10皮M(pico)量级的数值。当然，速率v_d1的数值不可能很大，因为，如果真的是很大那地表上的水库大坝不是就要溃坝了吗？有谁见过水库在大地震发生之前若干小时就先溃坝的？没有！事实证明v_d1的确非常的微弱，并且每次大地震发生前实物质点颤动的速率v_d1只显示一次，但它却能够给我们提供地球是否发生位移速率突变的信号，我们运用现代科技手段对地震仪进行改造就完全有可能捕捉到这个微弱的信号。

首先，增加拾震器实物体的质量，将1kg拾震器的质量增加100倍，就可以将微弱的信号增加2个数量级，达到1纳米(nano)量级的数值。

其次，提高测量精度，选用非接触激光干涉(测微)仪和电磁传感器等精度为1纳米级的测量仪器进行测量，再经电子元件放大后，拾震器产生颤动的速率v_dk就可在信号处理器上显示出一个单位时间内的波动峰值，这个波动峰值显示的是100kg拾震器实物体颤动的实际值。由于每6.7纳米单位刻度值等于地球1M/s的速率，因此地球整体颤动的速率v_d有

v_d＝测量实际数值/刻度值            (2-12)

由于，这个唯一信号的发生具有全球同时性的特征，因此，只要有3台安放在地球不同板块上的大地震预报仪拾震器同时捕捉到地球整体颤动v_d的信号，就应该依据上述地震模型理论结合地球整体颤动v_d的具体数值计算大地震发生的具体时间和主震的震级。

另外，依据地球整体颤动v_d发生的具体时刻，从三维全球数字化地形图查找当时正好对着地-太行星动力系统质心的具体区域，这个区域就可以确定为即将发生大地震的区域。

由此得出可能发生大地震的具体时间、主震震级、地震发生区域的具体数据，并根据具体数据对即将发生的大地震作出及时的临震预报。

目前，地震仪拾震器信号都经过了电子元件的放大，地震仪的拾震器拾取地面震动的范围扩大了很多。或许一辆重型卡车或者火车驶过时引起的建筑物震动都会被记录下来。这样，地震仪信号数据库就会产生许多“虚假数据”。这让地震预报工作者无法判定哪个是地球整体相对位移速率突变引起颤动的微弱信号。对于现有地震仪存在对震动波来源分辨不精确、无法对即将要发生的大地震作出准确预报的缺陷，人们渴望得到一种专门捕捉地球整体颤动信号，并能够依据前兆信号对将要发生的大地震作出临震预报的预报仪。

发明内容

为了克服现有地震仪存在对震动波来源分辨不清楚、尤其是不能区别地球整体相对位移速率突变引起颤动的信号，以至无法对地表某区域即将发生的大地震作出准确预报的缺陷，本发明提供一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪。系利用液体和磁悬浮装置多层隔离重物拾震器的方法过滤一切虚假震动波信号，并采用非接触的激光干涉仪(或测微仪)和电磁传感器等精度为1纳米级的位移测量仪器对重物拾震器的颤动——大地震前兆信号进行测量，经过电子元件放大取得地球整体相对位移速率突变引起颤动的具体数据，最终通过计算机全球地形测量数字化软件以及地球内部能量聚集及传递的地震模型软件计算分析拾震器位移速率和位移方向的数据，可以得到地球表面将要发生大地震的具体区域和时刻、震级的极近似参数。

本大地震预报仪测量所得到的前兆信号数据精度高、不失真、可依据其数据对地球表面某区域发生强震的大概时间、具体区域、地震震级作出短期临震预报。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：改变现有地震仪中重物拾震器的固定形式，首先，将固定安放重物拾震器的水平台整体漂浮在一个小潜浮球内的液体液面上，用小潜浮球内的液体对地面的各种震动信号进行第一层隔离。其次，在漂浮于液体液面上的水平台上部和重物拾震器的底部固定连接磁铁，并使两组磁铁相对的磁极产生相互排斥力，使拾震器悬浮在水平台磁铁上部空间中，利用其形成的无摩擦磁悬浮对地面的各种震动信号进行第二层隔离。第三，将小潜浮球置放在一个大潜浮球的液体舱内，利用大潜浮球舱内的液体对地面的各种震动信号进行第三层隔离。这样，就使本实用新型仪器中的重物拾震器对地面上各种震动信号的敏感度成倍缩减，尽量不记录与重物拾震器整体相对位移速率突变引起颤动无关的信号。最后，以非接触激光干涉仪(或测微仪)、电磁传感器等测量仪器对重物拾震器的颤动进行位移速率的测量从而捕获地球整体颤动的瞬间信号。

本发明的有益效果是：可准确的分辨出所记录的震动波中那一个是地球整体相对位移速率突变引起颤动的信号，能够对地球表面某区域即将要发生的大地震作出准确预报，结构简单。

附图说明

图8是本发明一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪的结构A-A剖面示意图。

图9是本发明一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪的结构B-B剖面示意图。

图中1、地壳，2、液体池，3、防腐液体，4、固定螺丝，5、绝缘筒，6、激光干涉仪，7、激光测微仪，8、拾震器，9、电磁传感器，10、气室隔板，11、摄像头，12、密封螺丝，13、指南针，14、照明灯，15、大潜浮球，16、拾震器磁铁，17、水平台磁铁，18、固定螺丝，19、密封圈，20、法兰盘，21、水平台，22、液体，23、大法兰盘，24、大密封圈，25、固定螺丝，26、液体，27、内隔板，28、小潜浮球，29、细铁砂，30、小导线管，31、密封螺帽，32、隔舱板，33、大导线管，34、粗铁砂，35、密封螺帽，36、数据线支撑杆，37、电缆及数据线38信号放大器，39、计算机。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步说明：如图8、图9所示，上述液体池(2)是可容纳液体的容器，容器的底部与地壳(1)的稳定积岩固定连接，液体池(2)内注入防腐液体(3)，大潜浮球(15)潜浮在防腐液体(3)中。大潜浮球(15)由上半球壳和下半球壳对接组成，大潜浮球(15)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(32)，大导线管(33)穿透隔舱板(32)中心孔和大潜浮球(15)下半球壳中心孔，大导线管(33)上端外径由螺帽固定连接，大导线管(33)下端外径由密封螺帽(35)固定连接。隔舱板(32)的下部隔舱内装载粗铁砂(34)，粗铁砂(34)的质量占大潜浮球(15)总质量的3/5。大潜浮球(15)上半球壳内侧上部固定焊接一个半球形气室隔板(10)，大潜浮球(15)上半球壳外壳上部两边各钻一个穿过气室隔板(10)的圆形孔，圆形孔内固定焊接有导管，通过一个导管注入液体(22)，通过另一个导管导气，液体(22)注满后管口固定密封螺丝(12)，另一个管口固定密封螺丝(12)。大潜浮球(15)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接一个大法兰盘(23)，上、下大法兰盘(23)的端面上各钻若干个孔，上、下大法兰盘(23)之间置放一个大密封圈(24)，上、下大法兰盘(23)由螺丝(25)固定连接。小潜浮球(28)潜浮在大潜浮球(15)内的液体(22)中，小潜浮球(28)由上半球壳和下半球壳对接组成。小潜浮球(28)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的内隔板(27)，内隔板(27)中心孔与小潜浮球(28)的下半球壳中心孔之间连接小导线管(30)，小导线管(30)上端外径由螺帽固定连接，小导线管(30)下端外径由密封螺帽(31)固定密封。内隔板(27)的下部隔舱内装载细铁砂(29)，细铁砂(29)的质量占小潜浮球(28)总质量的3/5。小潜浮球(28)下半球壳内注满液体(26)，液体(26)的液面上漂浮一个水平台(21)。水平台(21)的上部中间位置由螺丝(4)固定连接一个绝缘筒(5)，绝缘筒(5)的内侧底部固定连接水平台磁铁(17)，绝缘筒(5)的筒壁内侧按均等的角度固定连接若干个激光干涉仪(6)，若干个激光干涉仪(6)的空隙之间置放圆柱体形的拾震器(8)，若干个激光干涉仪(6)的光针按水平方向对准拾震器(8)的外径表面。拾震器(8)的下端面固定连接拾震器磁铁(16)，拾震器磁铁(16)下端面磁极与水平台磁铁(17)上端面的磁极极性相同，拾震器(8)整体悬浮在水平台磁铁(17)上端面的空间。拾震器(8)上端面中心有圆形凹槽，凹槽内置放不接触拾震器(8)的圆柱体形电磁传感器(9)。电磁传感器(9)以微弱的磁力约束拾震器(8)同时又测量它的突发位移量的数值，电磁传感器(9)的上端与绝缘筒(5)上端面盖板的中心孔固定连接。绝缘筒(5)上端面盖板的内侧固定连接若干个激光测微仪(7)，若干个激光测微仪(7)的光针垂直对准拾震器(8)的上端面。绝缘筒(5)上端面盖板的上端面中间部位固定连接一个指南针(13)，绝缘筒(5)上端面盖板的上端面刻划若干条方向刻度线。小潜浮球(28)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(11)，摄像头(11)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(14)，小潜浮球(28)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接固定一个法兰盘(20)，上、下法兰盘(20)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下法兰盘(20)之间置放一个小密封圈(19)，上、下法兰盘(20)由固定螺丝(18)固定连接，照明灯(14)、电磁传感器(9)、摄像头(11)、激光干涉仪(6)、激光测微仪(7)的电缆及数据线(37)集中为一束穿过小导线管(30)和大导线管(33)内径并防水密封处理，电缆及数据线(37)的引出线与数据线支撑杆(36)捆扎固定沿着液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆及数据线(37)与安放在地面工作台上的信号放大器(38)、计算机(39)以及电源插口连接，计算机(39)硬盘内装有地球地震模型理论数据表2-1、22、2-3、2-4以及地球内部流体物质能量聚集及传递的数学计算公式(2-1)至(2-12)专用软件。

本发明一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪实施例的液体池(2)是钢筋混凝土制成的容器。容器竖直置放在地球某一板块较稳定积岩的上部，容器的底部与积岩之间用用钢筋水泥混凝土浇筑连接。液体池(2)外直径为6M，内直径为5M，垂直深度为7M。液体池(2)注入防腐液体(3)，防腐液体(3)的液面至液体池(2)底部深度为6.5M。大潜浮球(15)潜浮在防腐液体(3)中，大潜浮球(15)外直径为4M，内直径为3.90M。大潜浮球(15)由上半球壳和下半球壳对接组成，制造上、下半球壳的材料是普通钢板。大潜浮球(15)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(32)，隔舱板(32)的直径为3M，材料是厚度为5MM的普通钢板。隔舱板(32)中心钻一个孔，孔的直径为80MM，大潜浮球(15)的下半球壳中心也钻一个孔，孔的直径为80MM。大导线管(33)的外直径为80MM，内直径为70MM，大导线管(33)穿透隔舱板(32)中心孔和大潜浮球(15)下半球壳中心孔，大导线管(33)上端外径由螺帽固定连接，下端外径由密封螺帽(35)固定连接。隔舱板(32)的下部隔舱装载粗铁砂(34)，粗铁砂(34)的质量占大潜浮球(15)总质量的3/5。大潜浮球(15)下部隔舱的粗铁砂(34)重量的垂直作用使大潜浮球(15)垂直潜浮在防腐液体(3)中，从而过滤地球板块积岩产生的与地震前兆无关的震动波信号。大潜浮球(15)上半球壳内侧上部固定焊接一个半球形气室隔板(10)，气室隔板(10)内部密封空气的浮力刚好可以使大潜浮球(15)潜浮于防腐液体(3)中。大潜浮球(15)上半球壳外壳上部中心两边各钻一个穿过气室隔板(10)的圆形孔，圆形孔内固定连接密封导管，导管的外直径为60MM，导管的内直径为50MM，其中一个导管是液体注入管，管口固定密封螺丝(12)，另一个导管是气管，管口固定密封螺丝(12)。大潜浮球(15)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接一个大法兰盘(23)，上、下大法兰盘(23)的端面上各钻有若干个螺丝孔，上、下大法兰盘(23)之间置放一个大密封圈(24)，上、下大法兰盘(23)由大固定螺丝(25)固定连接。小潜浮球(28)潜浮在大潜浮球(15)中部隔舱内的液体(22)中，小潜浮球(28)外直径为2M，内直径为1.90M，小潜浮球(28)由上半球壳和下半球壳对接组成。小潜浮球(28)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的内隔板(27)，内隔板(27)的直径为1.5M，内隔板(27)中心钻一个孔，小潜浮球(28)的下半球壳中心也钻一个孔，小导线管(30)穿透小潜浮球(28)下半球壳中心孔和内隔板(27)中心孔。小导线管(30)的外直径为80MM，内直径为70MM，小导线管(30)上端外径由螺帽固定连接，小导线管(30)下端外径由密封螺帽(31)固定连接。内隔板(27)的下部隔舱装载细铁砂(29)。细铁砂(29)的质量占小潜浮球(28)总质量的3/5，细铁砂(29)重量的垂直作用使小潜浮球(28)垂直潜浮在液体(22)中。小潜浮球(28)上半球壳内侧中心由螺丝固定连接一个摄像头(11)，摄像头(11)的旁边由螺丝固定连接一个照明灯(14)。小潜浮球(28)下半球壳内注满液体(26)，液体(26)的液面上漂浮水平台(21)，液体(26)使水平台(21)保持水平状态，还能再一次过滤地球板块积岩产生的与地震前兆无关的震动波信号。水平台(21)是一个不易变形并且含有均匀气泡的平板，水平台(21)的浮力F不小于200kg，水平台(21)的直径为1.8M。水平台(21)的上部中间位置上由螺丝(4)固定连接一个竖直置放的绝缘筒(5)，绝缘筒(5)由不易变形且不导磁的材料制成，绝缘筒(5)的外直径为1.6M，内直径为1.5M，质量为50kg。绝缘筒(5)的底部由螺丝固定连接一块水平台磁铁(17)，水平台磁铁(17)的直径为1.5M，水平台磁铁(17)的磁力F不小于300kg，水平台磁铁(17)的上端面极性为N极。绝缘筒(5)的筒壁内侧按均等的角度固定若干个激光干涉仪(6)，若干个激光干涉仪(6)按顺时针方向编号1、2、3、4……n。激光干涉仪(6)使用光动(苏州)精密仪器有限公司生产的激光干涉多普勒位移测量系统，测量精度1nM。若干个激光干涉仪(6)的空隙之间竖直置放拾震器(8)，拾震器(8)是外径表面光洁度误差数值为1nM的圆柱体形钢构件，若干个激光干涉仪(6)的光针对准拾震器(8)的外径表面。拾震器(8)的下端面由螺丝固定连接拾震器磁铁(16)，拾震器磁铁(16)的磁力F不小于200kg。拾震器磁铁(16)下端面极性为N极，拾震器(8)整体产生磁悬浮效应悬浮在水平台磁铁(17)上端面的空间。拾震器(8)外直径为0.5M，拾震器(8)与拾震器磁铁(16)的总质量为100kg。拾震器(8)上端面中心钻有一个圆形孔，圆形孔的深度为50MM，圆形孔的直径为80MM，孔内安放一个圆柱体形的电磁传感器(9)。电磁传感器(9)外直径为74MM，电磁传感器(9)不接触拾震器(8)，既相对拾震器(8)起导向稳定作用，又测量拾震器(8)的位移。电磁传感器(9)的上端与绝缘筒(5)上端面盖板的中心孔固定连接。绝缘筒(5)上端面盖板的内侧固定连接若干个激光测微仪(7)，若干个激光测微仪(7)的光针垂直对准拾震器(8)的上端面，拾震器(8)上端面的表面光洁度误差数值为1nM。激光测微仪(7)测量精度为1nM。绝缘筒(5)上端面盖板的上端面中间部位固定连接一个指南针(13)，绝缘筒(5)上端面盖板的上端面按圆周360度均等分刻划若干条方向刻度线，刻度线分别对应激光干涉仪(6)1、2、3、4……n。小潜浮球(28)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(11)，摄像头(11)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(14)。小潜浮球(28)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接固定一个小法兰盘(18)，上、下小法兰盘(18)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下小法兰盘(18)之间置放一个小密封圈(19)，上、下小法兰盘(18)由小固定螺丝(20)固定连接。照明灯(14)、电磁传感器(9)、摄像头(11)、激光干涉仪(6)、激光测微仪(7)的电缆及数据线(37)集中为一束穿过小导线管(30)内径，经过密封螺帽(31)防水密封后穿出小导线管(30)。小潜浮球(28)组装好之后，用起重机吊起大潜浮球(15)的上半球壳，然后，用尼龙网包裹小潜浮球(28)并垂直起吊至大潜浮球(15)的下半球壳内，先将集中为一束的电缆及数据线(37)穿过大导线管(33)内径，并用密封螺帽(35)防水密封。然后再用起重机将大潜浮球(15)的上半球壳与下半球壳的上、下大法兰盘(23)相互对准，上、下大法兰盘(23)之间置放一个大密封圈(24)，并用大固定螺丝(25)将上、下大法兰盘(23)固定连接。最后，打开大潜浮球(15)上半球壳外壳顶部的液体注入导管口密封螺丝(12)和导气导管口密封螺丝(12)，由导管口注入液体(22)，待导气导管口返出液体(22)之后固紧密封螺丝(12)。电缆及数据线(37)的引出线与数据线支撑杆(36)捆扎固定完毕，用起重机起吊大潜浮球(15)并置放到液体池(2)的防腐液体(3)中，电缆及数据线(37)沿着液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆及数据线(37)与安放在地面工作台上的信号放大器(38)、计算机(39)以及电源插口连接。

大潜浮球(15)整体放置到液体池(2)的防腐液体(3)中若干小时之后，开启信号放大器(38)和计算机(39)，接通照明灯(14)的电源，通过计算机(39)屏幕观察激光干涉仪(6)1、2、3、4……n的方位。一般来说，经过液体和磁悬浮多层隔离的拾震器(8)对于来自地球表面局部的震动波信号不敏感，如果全球各个地壳板块较稳定积岩上部建设安装的本发明大地震预报仪的信号放大器(38)和计算机(39)通过互联网在某一时刻都发现报告了一个瞬间颤动的波动峰值异常信号，这个信号就是本大地震预报仪要捕捉的地震前兆信号！

依据这个前兆信号发生的时间，首先从计算机(39)中的全球三维数字化地形图查找当时正好对着地-太行星动力系统质心的具体区域，并且依据全球各个地壳板块上建设安装的本发明大地震预报仪拾震器颤动的方向对这个区域进行核定，如果地球表面各个地壳板块上所有本发明大地震预报仪拾震器颤动的方向都指向该区域，该区域就可以确定为即将发生大地震的区域。该区域的直径一般大约为200kM。

依据这个信号的波动峰值和时间长度，先计算求导地球整体位移颤动的速率，如果信号放大器(38)显示100kg拾震器(8)在1s的时间里波动峰值达到6.67×10^-8M，这样，地球表面每kg质量的实物体瞬间位移的速率v₁＝6.67×10^-10M/s，地球整体瞬间位移的速率v_d应为

v_d＝v₁/G＝6.67×10^-10M/s/6.67×10^-11＝10M/s

将地球整体瞬间位移速率v_d的数值输入计算机(39)，计算机(39)内安装的有关地球地震模型理论基本数据以及地球内部流体物质能量聚集及传递的数学计算公式专用软件就会迅速计算出大地震发生的具体时间和主震的震级。

计算出即将发生大地震的具体区域、时间和主震的震级，就可向国家地震局报告预测成果，让国家地震局早作预防决策减少人员伤亡。

本发明实施例中采用液浮加磁浮多层隔离拾震器(8)的构造设计改进，所得到的有益效果是减小了拾震器(8)对地球表面震动波的敏感度，使一些“虚假信号”得到过滤，从而实现捕捉地球调整角动量之后位移速率突变为零时引起的拾震器(8)瞬间颤动这个大地震微小前兆信号对大地震进行预报的理想。

本发明一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪可以在地球的各个地壳板块较稳定积岩的上部地壳建设安装，数量众多的经过液体和磁悬浮多层隔离的重物拾震器可以多点、多方位的在全球各地监测测量地球发生的整体颤动，从而准确捕获地球某一区域即将发生大地震的前兆信号，可以作为专门进行大地震预报的仪器。

参考文献：

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[2]地震预报人类何时攻克？《科学时报》A2版，2006年7月28日)

[3]高顺福、屠传士、吴祖嵋编，《原子物理学》，上海科学技术出版社，1984年，第48p。

[4]自然科学入门·地质学，Konrad B.krauskopf Arthur Beiser著，张冠梅译，知识出版社出版，1986年第一版，6p-7p，50p-60p。

[5]地球探赜索隐录--地质学思想史，(澳)戴维·R·奥尔德罗伊德，杨静一译，世纪出版社，上海科技教育出版社，2006年第一版，320p-327p。

[6]宋健主编，现代科学技术基础知识，科学出版社、中共中央党校出版社，1994年，第97p。

Claims (10)

1.一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪建造在地壳(1)中，包括液体池(2)，防腐液(3)，固定螺丝(4)，绝缘筒(5)，激光干涉仪(6)，激光测微仪(7)，拾震器(8)，电磁传感器(9)，气室隔板(10)，摄像头(11)，密封螺丝(12)，指南针(13)，照明灯(14)，大潜浮球(15)，拾震器磁铁(16)，水平台磁铁(17)，固定螺丝(18)，密封圈(19)，法兰盘(20)，水平台(21)，液体(22)，大法兰盘(23)，大密封圈(24)，固定螺丝(25)，液体(26)，内隔板(27)，小潜浮球(28)，细铁砂(29)，小导线管(30)，密封螺帽(31)，隔舱板(32)，大导线管(33)，粗铁砂(34)，密封螺帽(35)，数据线支撑杆(36)，电缆及数据线(37)，信号放大器(38)，电子计算机(39)，其特征在于：上述液体池(2)的底部与地壳(1)的稳定积岩固定连接，液体池(2)内注入防腐液体(3)，大潜浮球(15)潜浮在防腐液体(3)中，大潜浮球(15)由上半球壳和下半球壳对接组成，大潜浮球(15)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(32)，大导线管(33)穿透隔舱板(32)中心孔和大潜浮球(15)下半球壳中心孔，大导线管(33)上端外径由螺帽固定连接，大导线管(33)下端外径由密封螺帽(35)固定连接，隔舱板(32)的下部隔舱内装载粗铁砂(34)，粗铁砂(34)的质量占大潜浮球(15)总质量的3/5，大潜浮球(15)上半球壳内侧上部固定焊接一个半球形气室隔板(10)，大潜浮球(15)上半球壳外壳上部两边各钻一个穿过气室隔板(10)的圆形孔，圆形孔内固定焊接有导管，通过一个导管注入液体(22)，通过另一个导管导气，液体(22)注满后管口固定密封螺丝(12)，另一个管口固定密封螺丝(12)，大潜浮球(15)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接一个大法兰盘(23)，上、下大法兰盘(23)的端面上各钻有若干个孔，上、下大法兰盘(23)之间置放一个大密封圈(24)，上、下大法兰盘(23)由固定螺丝(25)固定连接。小潜浮球(28)潜浮在大潜浮球(15)内的液体(22)中，小潜浮球(28)由上半球壳和下半球壳对接组成，小潜浮球(28)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的内隔板(27)，内隔板(27)中心孔与小潜浮球(28)的下半球壳中心孔之间连接小导线管(30)，小导线管(30)上端外径由固定螺帽固定连接，小导线管(30)下端外径由密封螺帽(31)固定密封，内隔板(27)的下部装载细铁砂(29)，细铁砂(29)的质量占小潜浮球(28)总质量的3/5，小潜浮球(28)下半球壳内注满液体(26)，液体(26)的液面上漂浮一个水平台(21)，水平台(21)的上部中间固定连接一个绝缘筒(5)，绝缘筒(5)的内侧底部固定连接水平台磁铁(17)，绝缘筒(5)的筒壁内侧按均等的角度固定连接若干个激光干涉仪(6)，若干个激光干涉仪(6)的空隙之间置放圆柱体形的拾震器(8)，若干个激光干涉仪(6)的光针按水平方向对准拾震器(8)的外径表面，拾震器(8)的下端面固定连接拾震器磁铁(16)，拾震器磁铁(16)下端面磁极与水平台磁铁(17)上端面的磁极极性相同，拾震器(8)整体悬浮在水平台磁铁(17)上端面的空间，拾震器(8)上端面中心有圆形凹槽，凹槽内置放圆柱体形的电磁传感器(9)，电磁传感器(9)以微弱的磁力约束拾震器(8)同时又测量它的突发位移量的数值，电磁传感器(9)的上端与绝缘筒(5)上端面盖板的中心孔固定连接，绝缘筒(5)上端面盖板的内侧固定连接若干个激光测微仪(7)，若干个激光测微仪(7)的光针垂直对准拾震器(8)的上端面，绝缘筒(5)上端面盖板的上端面中间部位固定连接一个指南针(13)，绝缘筒(5)上端面盖板的上端面刻划若干条方向刻度线，小潜浮球(28)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(11)，摄像头(11)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(14)，小潜浮球(28)的上半球壳和下半球壳的接口外边缘各焊接固定一个法兰盘(20)，上、下法兰盘(20)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下法兰盘(20)之间置放一个小密封圈(19)，上、下法兰盘(20)由固定螺丝(18)固定连接，照明灯(14)、电磁传感器(9)、摄像头(11)、激光干涉仪(6)、激光测微仪(7)的电缆及数据线(37)集中为一束经密封防水处理后穿过小导线管(30)和大导线管(33)，电缆及数据线(37)与数据线支撑杆(36)捆扎固定后沿着液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆及数据线(37)与安放在地面工作台上的信号放大器(38)、计算机(39)以及电源插口连接。

2.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的拾震器(8)是由无摩擦的磁悬浮非接触支撑的实物体。

3.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的拾震器(8)由电磁传感器(9)非接触约束。

4.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的拾震器(8)受到若干层液体和磁悬浮的多层隔离不直接接触地球表面。

5.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的水平台(21)通过液体(26)的自然水平自动调整和保持水平位置的平衡。

6.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的大潜浮球(15)和小潜浮球(28)是通过下半球壳内侧下部隔舱内装载的粗铁砂(34)和细铁砂(29)重量的自然垂直作用保持垂直潜浮的。

7.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的若干个激光干涉仪(6)、若干个激光测微仪(7)和电磁传感器(9)对拾震器(8)位移速率进行非接触的测量捕捉地球某区域大地震前兆信号的。

8.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的若干个激光干涉仪(6)和若干个激光测微仪(7)的方位是通过与计算机(39)连接的摄像头(11)观察指南针(13)以及绝缘筒(5)上端面盖板的上端面刻划的刻度线确定的。

9.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的计算机(39)硬盘内装有全球三维数字化地形图和地球地震模型理论数据表2-1、22、2-3、2-4以及地球内部流体物质能量聚集及传递的数学计算公式(2-1)至(2-12)专用软件。

10.根据权利要求1所述的一种液浮加磁浮隔离重物拾震器的大地震预报仪，其特征在于：所述的计算机(39)通过对拾震器(8)突发位移速率测量数据的计算分析提出即将发生大地震的具体区域、时间和主震震级预报的。

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