CN102062871A - 一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，核心部件的重锤由绝缘筒内底部的磁悬浮装置支撑，绝缘筒内壁固定连接若干个动能传感器，若干个动能传感器的空隙之间悬浮重锤，若干个动能传感器不接触重锤的外径，绝缘筒盖板上端面中心部位固定连接指南针，盖板上端面刻划分度线，绝缘筒竖直固定在水平台上部，水平台置放在潜浮球上部隔舱的液体液面上，潜浮球下部隔舱装载实物体，潜浮球潜浮在液体池内的液体中，液体池建在地壳中，电缆及数据线由潜浮球底部穿出延伸到地面，电缆与电源连接，数据线与信号处理器连接后与计算机连接，可作为捕获地震前兆信号进行地震预报的仪器。

Description

一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪

技术领域

本发明涉及一种利用液浮水平台和磁悬浮装置支撑重锤的大地震预报仪。具体的说，是采用液浮加磁悬浮支撑的重锤颤动冲击感应动能传感器，以动能传感器准确记录重锤颤动冲击动能的大小和释放方向数值，并通过计算机内地震模型数字化信息处理软件的计算得出地球整体颤动的速率和方向参数值之后，最终得出将发生强震的区域、时刻、震级数据的大地震预报仪。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(Zhang Heng 78-139)发明候风地动仪开创了人类对地震的研究。基于对地震波的认识，19世纪下半叶人们发明了地震仪(seismograph)。地震仪利用实物体的惯性原理记录地震波引起的地面位移运动。

在近十几年，人们将传感器和电子技术引入到地震仪。这些宽频带、高精度的地震仪在对地震波的研究中虽然逐步的了解了地球内部的结构，但是，现有地震仪却无法区别哪一个震动波信号与即将发生的大地震有关联，以致至今人们都不能对大地震进行临震的短期预报。

地震仪捕捉地震前兆信号，需要在理论上明确哪一个震动波信号是确定性的地震前兆信号。在此之前，由于没有人知道地震发生的机理，因此，有关地震前兆信号的信息还是一片空白。

受中国汶川“5.12”大地震的震撼，中国地震学会会员、地球物理学学者董长军(Dong Chang Jun 1953--)对地震的成因深入研究后提出了一个具有因果关系数学解的地震模型，并且总结出：“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产生整体颤动，造成地球内部流体物质相对地球引力场流动挤压地球外壳并使外壳破裂产生震动波形成地震”的地震成因理论。该地震模型理论的核心要点是：

1地-太行星动力系统质心模型

董长军描述的地-太行星动力系统质心模型是依据高顺福等学者提出的氢原子质心模型建立的。如图1、图2所示，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，其系统内有两个转动分量。一个是地球m_d的角动量p_d，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等于地球和太阳二者的角动量和动能的总和

P_z＝G m_dr_d ²ω_d+G m_tr_t ²ω_t         (2-1)

E_z＝G 1/2m_dr_d ²ω_d ²+G 1/2m_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

r＝r_d+r_t                    (2-3)

根据质心的定义，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G m_dr_d ²ω_d＝G m_tr_t ²ω_t    (2-7)

由于已知地球m_d＝5.976×10²⁴kg，地球ω_d＝2.0×10^-7rad·s^-1

，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的距离有

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

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有

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

计算地球的角动量p_d数值，因为有p_d＝G m_dr_d ²ω_d，所以

p_d＝6.67×10^-11×5.976×10²⁴kg×(1.495995×10¹¹M)²×2.0×10^-7rad/s＝1.784×10³⁰kg·M²·s^-1

计算太阳的角速度ω_t数值，因为有ω_t＝G m_dr_d ²ω_d/G m_tr_t ²所以ω_t＝1.784×10³⁰kg·M²·s^-1/6.67×10^-11×2.0×10³⁰kg×(4.47×10⁵M)²＝0.06694rad·s^-1

计算太阳的角动量p_d数值，因为有p_t＝G m_tr_t ²ω_t，所以

p_t＝6.67×10^-11×2.0×10³⁰kg×(4.47×10⁵M)²×0.06694rad·s^-1＝1.784×10³⁰kg·M²·s^-1

计算所得数据表明p_d＝p_t。如果p_d＝p_t永恒不变，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，地球地表上的水每天的蒸发量都有1.17×10¹⁵kg。这些蒸发掉的水脱离了地-太行星动力系统，造成了地球质量数值的减小。当然，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[1]，几乎与每天蒸发量相等。如果，地球上每天的蒸发量与每天的降水量数值相等，地-太行星动力系统没有必要调整角动量的平衡。然而，当地球上某一地区形成飓风和台风，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。受8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是向地-太行星动力系统质心c靠拢缩短距离r_d，如图2所示。

根据地球质量m_d与其到质心c距离的对应关系，地球m_d每增加1kg，地球r_d缩短Δr_d，于是

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

当然，地球某一天中增加的4.68×10¹⁵kg降水量是在86400s之内落向地球的。地球一天内位移117M，其位移速率v为0.0013M/s。尽管，地球向质心c位移117M后会立刻停止位移。但由于其位移速率v的数值很小，地球突然停止位移其速率等于零时也不会引起数值巨大的惯性动能释放。不会造成地球整体的颤动。

然而，在某一时刻由于太阳黑子活动等原因引起太阳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。如果地球以50M·s^-1的速率向系统质心c的方向或相反方向位移，并在其p_d数值调整到位时位移速率突然变为零，此时，地球因巨大的惯性动能释放将产生整体颤动！地球向着系统质心c的方向或反方向位移颤动的惯性动能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^-11×0.5×5.976×10²⁴kg×(50M·s^-1)²＝4.98×10¹⁷j

(式中G是引力常数，地球只受到万有引力的作用，因此，式中引入G)。

地球整体颤动动能数值的大小，取决于其在位移时速率v的数值。v的数值越大，动能数值越大。地球因整体颤动能引起数值为4.98×10¹⁷j的E_g，但是E_g的分布区域大，单位面积中E_g的量值小，因此，E_g的释放仅仅只会引发地震。地球发生地震的主要原因还与地球内部流体物质的质量分布有关。

2地球内部各层次物质的质量分布

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[2]。

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)	大陆15-70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。

另外，由于在地球内部仍然存在以场的形式存在的物质(引力场)，并且，地球内部引力场的分布不均匀。因此，地球内部引力场存在的特征是，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。例如，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g)就比地球表面上的弱。以1kg物体计算这个层次的g_g数值：

因为有：F＝mg(r/R)    (2-9)

所以：g_g＝F/m(r/R)    (2-10)

g_g＝9.8N/1kg(3480M/6371M)＝9.8/1×0.546＝5.35M·s^-2

(r是地核外核边界至地心的距离，R是地球半径)。

表2-2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：

表2-2各个物质圈层深度的地球引力场场强数据表

非均匀分布的引力场物质参与地球内部各个结构层次实体物质相对运动的能量传递与交换。因而，地球内部各层次存在的实体物质和场都是不可忽略的物质成分。

3地球内部各层次物质的惯性离心力分布

董长军指出，分布在地球内部各个结构层次的实体物质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，地球内部实体物质在各个边界层深度的惯性离心力f用下式计算：

f＝G mv²/r(式中G是引力常数)。(2-11)

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实物体的惯性离心力f₁数值表

依据表2-3的惯性离心力f₁数值分析，董长军发现，丹麦女地震学家莱曼(Inge lehmann 1888-1993)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·s^-2-0，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的区域不存在指向地球中心的巨大压力。那么，由此推断，地球内核中的物质凝结成为固态内核的物理机制也不存在。董长军认为，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。如果地核外核与内核的物质成分不同，某些p波也会发生反弹偏离反射出“阴影”。事实上，地球内核仍然是液态的流体。

基于地球自转的客观现实，董长军总结认为，虽然在2891-5149kM深度范围每1kg实体物质的惯性离心力f₁数值仅为0.12×10^-11N-0.043×10^-11N，但由于地核流体物质质量数值巨大其作用是不能忽视的。由于地核流体物质总惯性离心力f_z等于f₁与地核流体物质质量m_d1的乘积，因此，应先求出地球外核m_d1的体积m_d1T数值：

因为，地核体积m_dT＝4/3ЛR³，所以

m_dT＝4/3ЛR³＝1.33×3.1416×(3.48×10⁶M)³＝1.761×10²⁰M³

由于地核m_dT包含地球外核体积m_dT1内核体积m_dT2，

所以，

m_dT2＝4/3ЛR³

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

因此，地球外核的体积m_dT1＝m_dT-m_dT2，所以有

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，地球外核质量

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

地球内核质量

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

计算2891-5149kM深度范围的铁、镁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1kg质量的惯性离心力为0.12×10^-11N，于是

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

地核铁、硅、镁熔融状态的流体物质受惯性离心力f_z的作用会将密度数值较大的铁和镁与密度数值较小的硅进行分离。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。

4地球内部流体物质能量传递与交换的物理机制

由于地球相对自转的作用，地球地核的外核被铁和镁占据。这样，当地球在某一时刻调整p_d以50M/s的速率向系统质心c位移，并在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^-1的速率向地核中心以及对岸方向位移。1/8m_d1-1挤压内核的硅熔融状态流体m_d2强行与其交换所在地球内部空间的位置，如3图所示。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，1/8m_d1-1附着在地球2891深度界面受到的惯性离心力f_j

f_j＝f_z/8

＝1.58×10⁹N/8＝1.98×10⁸N

如果，1/8m_d1-1向地核中心以及对岸方向位移，其必定受到一个指向地核中心及对岸方向的力f_G的作用。f_G必须要大于f_j。

由于，1/8m_d1-1以50M·s^-1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＝m·dv/dt，这样，1/8m_d1-1受到一个指向地核中心及对岸方向的力f_G的作用。当然，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，f_G的计算公式中应取消引力常数G。查表2-2得到2891-5149kM深度范围引力场场强为5.35M·s^-2，与地面引力场场强9.8M·s^-2的比例系数约为0.546，因此：

f_G＝1/8m_d1·dv/dt×0.546

＝(1.314×10²¹kg/8)×50M·s^-1×0.546＝4.48×10²¹N

计算数值显示，f_G＞f_j约13个数量级。这不是数学计算中出现了失误，而是由于宇宙中时空分布的不均匀性造成的。例如，地球引力场空间的场物质分布密度就比银河系引力场空间的场物质分布密度在数值上大11个数量级。因此，1/8m_d1-1由银河系引力场空间瞬间转入地球引力场空间实现了时空跃迁变化，可以使f_G数值陡然增大。正是因为地球内部存在物质突然变换时空运动的物理机制，地球内部才能瞬间聚集数值巨大的能量！所聚集的能量是地-太行星动力系统内的太阳瞬间传递给地球的动能，这个动能就是引起地球板块剧烈振动的地震能量。

本来，1/8m_d1-1是由1.98×10⁸N的f_j(f_j的方向由地心指向地球表面)作用稳定在2891-5149kM深度范围。但因为，f_G＞f_j约13个数量级，所以，1/8m_d1-1受到f_G作用能够很容易的抵抗f_j的阻挡以50M·s^-1的速率向地核中心以及对岸方向位移。

于是，1/8m_d1-1在2891-5149kM深度范围位移的实际动能E_d1-1数值，因为有

E_d1-1＝1/2mv²×0.546(2-12)

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

＝1/2×1.643×10²⁰kg×2500M²·s^-2×0.546＝1.12×10²³j

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，m_d2受到挤压相对1/8m_d1-1向反方向位移。m_d2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2891-5149kM深度范围，m_d2的实际动能E_d2数值：

E_d2＝1/2mv²×0.546

＝1/2×2.14×10¹⁹kg×(50M·s^-1)²×0.546＝1.07×10¹⁹kg×2500M²·s^-2×0.546＝1.46×10²²j

比较E_d1-1和E_d2的大小，E_d1-1大约是E_d2的7.6倍。1/8m_d1-1挤压m_d2消耗自身1/7E_d1-1，余下的6/7E_d1-1将有一部分抵销离心力的作用。虽然，1/8m_d1-1还将获得地球引力场重力加速度5.35M·s^-2的作用而加速。但在其位移越过了地球中心点6371kM处之后，又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·s^-2的反作用。另外，1/8m_d1-1在越过地球中心的运动，还会遇到地球惯性离心力f在正、反方向上的作用。这样，一正一反的地球惯性离心力f的作用效果通过相互抵消等于零，实际上对1/8m_d1-1速率的影响很小，其作用可以忽略不计。

5地球地核流体物质的能量运移和释放物理机制

1/8m_d1-1在位移之前大约呈一个锥体。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变形成为一个圆柱体。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960kM，如图4所示。

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^-1位移到停止位移速度等于0，其平均速度v_k因为

v＝v₁+v₂/2

所以

v_k＝50M·s^-1+0/2＝25M·s^-1

其位移2444kM的路程所需的时间大约是

2.444×10⁶M/25M·s^-1＝27h 15min 56s

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^-1。因此，其位移2444kM的路程所需的时间可能大于27h 15min 56s。

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，它将1/8m_d1-1传递的动能E_d1-1以扇形分布的形态传递给地幔圈层，可塑的地幔圈层又将动能E_d1-1传递给软流圈层。最终，软流圈层将动能E_d1-1传递到地壳圈层下端。这就形成了“液压千斤顶”效应，如图5所示。当地壳圈层下端某一直径大约为1600kM的区域聚集的动能E_d1-1达到很大数值，中心直径约200kM的区域的静压力数值最大，如果静压力的作用强度超过该地区地壳所承受压力的极限时，地壳就会由微裂转变为破裂产生震动波。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级以上的主震释放的能量一般在6.63×10¹⁶j。而1/8m_d1-1所携带的总能量E_d1-1有1.12×10²³j，足以引起地球上8级以上的主震。

当然，一次主震1/8m_d1-1不能完全释放E_d1-1。当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。此时，1/8m_d1-1挤压对岸1/8m_d1-5的面积不断扩大，直径扩大至2600kM左右的区域，如图6所示。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，震点分布区域大。

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，实际上是E_d1-1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。

从以上所述的地震模型理论的5个核心要点，人们大概地了解到，地球地震是由于天体动力系统内部平衡机制的引发，造成地球内部流体物质变换时空并相对运动聚集巨大能量运移最终形成的。地球地震的孕育包含了地球内部流体物质及能量的聚集、运移、作功、发震的物理过程。其过程可细分为7个重要环节。表2-4列出了地震孕育过程的7个重要环节的节点：

表2-4地震孕育过程重要节点一览表

表2-4提示，在地球发生大地震前，在地球位移速率突然变化时具有可以测量的信号！这个信号来自于地球表面静止物体的颤动！

按以上地震模型理论推导可知，地表静止物体随地球整体颤动时其相对地球引力场物质的位移数值等于零。因此，地球以1M·s^-1的速率位移之后突然停止位移，地球上每1kg质量的物质质点所产生颤动的动能E_dS有：

E_dS＝G 1/2mV²＝6.67×10^-11×0.5×1×(1M·s^-1)²＝3.335×10^-11J

计算得到，地表静止物体随地球整体颤动的动能数值非常小。尽管E_dS的数值非常小，但每次大地震发生前E_dS都能在地表静止物体之间闪现一次。只要E_dS能够在每次大地震发生前出现，那么，E_dS就可以被认为是确定性的大地震前兆信号！

从每次大地震发生前E_dS都在地表静止物体之间闪现一次的情况分析，确定性的大地震前兆信号是一个单脉冲信号。并且，这个由地球整体颤动形成的单脉冲信号具有全球同时性的特征。

2006年3月16日，中国地震局地球物理研究所研究员许绍燮(xushaoxie1932--)院士报告了观察到大尺度地层内分层运动的新发现[3]。所依据的是格尔木GOM地震台2001年11月10日--2001年11月14日由JCZ-1超宽频带地震仪采样得到的2次大幅度单脉冲信号波形图。该波形图显示，在特别巨大的空间跨度(2000kM-4000kM)单脉冲信号仍然具有同时性。而且，上述的地球整体颤动单脉冲信号经过JCZ-1超宽频带地震仪的信号放大器放大，还被成都CD2地震台、泰安TIA地震台、黑河HEH地震台、武汉WHN地震台、和田HTA地震台安装的JCZ-1超宽频带地震仪同时捕捉到。这充分证明，地球整体同步颤振的自然现象是真实存在的，并且，地球整体同步颤振引起的地表静止物体颤动是典型的单脉冲信号。

然而，不足的是，JCZ-1超宽频带地震仪分辩不出地球整体颤动的单脉冲信号中动能E_dS的数值大小，也不能确定动能E_dS释放的方向，因而，人们还不能根据2001年11月10日那个未包含动能信息数据的单脉冲信号对2001年11月14日发生在昆仑山口西M8.1大地震进行震前的短临预报。

如果，人们对JCZ-1超宽频带地震仪进行改进，使其不但能够测量到地球整体颤动单脉冲信号，还能够测量到单脉冲信号中动能E_dS的数值大小和释放的方向，那就能够对大地震进行震前预报。

目前，面对全球的气候变化、地球地震活动频繁加剧的情况，人们非常渴望得到一种专门捕捉地球整体颤动单脉冲信号，并能够依据单脉冲信号中动能的数值大小及释放方向的数据对将要发生的大地震作出临震预报的大地震预报仪。

发明内容

为了克服现有JCZ-1超宽频带地震仪存在对地球整体颤动单脉冲信号中动能的数值大小、释放方向分辨不清楚，以至无法对地表某区域即将发生的大地震提出准确预报的缺陷。本发明提供一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪。系利用重锤的动能原理记录地球整体颤动单脉冲信号中动能释放的大小和方向数值，经应用物理学中的功能原理反算出地球整体颤动的速率和方向参数值，最终依据参数值对将发生的大地震进行预报的大地震预报仪。

本发明的大地震预报仪测量得到的地球整体颤动单脉冲信号中包含了动能量化信息和动能释放方向的数据，且精度高、不失真。经推算，能够与地球整体颤动的速率及方向的实际值相吻合，可作为大地震短临预报的依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1在水平台上部和重锤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，将重锤悬浮在水平台磁铁上部的空间中。

2将支撑安放重锤的水平台整体漂浮在潜浮球内的液体液面上。

3在绝缘筒的内侧按上、左、右、前，后的方向固定安装若干个压力传感器和动能传感器。

4将潜浮球潜浮在一个防腐液体池的液体中，利用液体隔离潜浮球与地面的接触。

5在绝缘筒的上端面盖板的上端面中间部位固定安装一个指南针，在绝缘筒的上端面盖板的上端面按均等角度刻画分度线，并且将计算机摄像头对准指南针和分度线。

本发明大地震预报仪的有益效果是：

1消除重锤与地球表面的摩擦，使重锤能够与地球同步颤动。

2使漂浮在液面上的水平台与磁悬浮重锤之间产生颤动速率差，在地球整体颤动时造成重锤冲击感应动能传感器，从而动能传感器记录地球整体颤动时的动能数值。

3使压力传感器、动能传感器测量并记录重锤在任何方向上相对地球引力场颤动的动能大小和释放方向的数值。

4对一切与地球整体颤动无关的地球表面震动波“虚假信号”进行液体过滤。

5使计算机准确记录若干个动能传感器各自的方位。

总之，能将利用拾震器测量地表相对位移距离的地震仪改进为利用重锤测量地球整体颤动动能的预报仪，结构简单，便于操作。

附图说明

图1是地-太行星动力系统质心模型平面示意图(未按比例绘制)。

图中：1、太阳，2、地-太行星动力系统的质心c，3、地球，4、太阳公转轨道，5、地球公转轨道，6、地球到太阳的距离r，7、太阳到质心c的距离r_t，8、地球到质心c的距离r_d。

图2是地-太行星动力系统质心模型侧面示意图(未按比例绘制)。

图中：1、太阳，2、地-太行星动力系统的质心c，3、地球，4、太阳公转轨道，5、地球公转轨道，6、地球向质心c位移的方向，7、太阳到质心c的距离r_t，8、地球到质心c的距离r_d。

图3是铁、镁熔融状态流体和地球内核流体交换位置示意图。

图中：1、是1/8的铁、镁熔融状态流体，2、是5149-6371kM深度范围的地球内核流体，3、是2891-5149kM深度范围7/8铁、镁熔融状态流体。

图4是铁、镁熔融状态流体启动位移时的流体变形示意图。

图中：1、是地核外核1/8m_d1-1形成的流体圆柱体，2、是地核内核m_d2，3、是地核外核1/8m_d1-5，4、是地球地幔，5、是地-太行星动力系统质心c。

图5是地核外核1/8m_d1-1挤压地核外核1/8m_d1-5示意图。

图中：1、是地核内核m_d2流体，2、是地核外核1/8m_d1-1形成的圆柱体流体，3、是地核外核1/8m_d1-5，4、是地球地幔，5、是地球过渡层，6、是地-太行星动力系统质心c，图中虚线箭头方向是地核内核流体流动方向，图中实线箭头方向是地核外核1/8m_d1-1流体方向。

图6是地核外核1/8m_d1-1形成流体堆积示意图。

图中：1、是地核内核m_d2流体，2、是地核外核1/8m_d1-1形成流体堆积，3、是地核外核1/8m_d1-5，4、是地幔，5、是地球岩石圈，6、是地-太行星动力系统质心c，图中实线箭头方向是地核外核1/8m_d1-1流体堆积挤压的动能释放方向。

图7是本发明一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪的结构A-A剖面示意图。

图中：1、地壳，2、液体池，3、防腐液体，4、缓冲弹簧，5、水平台，6、固定螺丝，7、绝缘筒，8、动能传感器，9、重锤，10、压力传感器，11、凹槽磁铁，12、摄像头，13、指南针，14、电磁铁，15、磁铁，16、盖板，17、照明灯，18、水平台磁铁，19、潜浮球，20、法兰盘，21、密封圈，22、法兰盘，23、螺帽，24、缓冲弹簧，25、液体，26、隔舱板，27、实物体，28、导线管，29、密封螺帽，30、钢丝绳，31、导气管，32、导液体管，33、浮力调节器，34、电缆，35、数据线，36、信号处理器，37、计算机。

图8是本发明一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪的结构B-B剖面示意图。

图中：1、地壳，9、重锤，7、绝缘筒，2、液体池，13、指南针，3、防腐液体，8、动能传感器，19、潜浮球，5、水平台，25、液体，34、电缆，35、数据线，36、信号处理器，37、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，地壳(1)是地球表面的硬土层，地壳(1)深埋液体池(2)，液体池(2)的底部与地球的稳定积岩固定连接，液体池(2)内注入防腐液体(3)，潜浮球(19)潜浮在防腐液体(3)中。潜浮球(19)由上半球壳和下半球壳对接组成，潜浮球(19)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(26)，隔舱板(26)中心孔与潜浮球(19)的下半球壳中心孔之间连接导线管(28)，导线管(28)上端外径由螺帽固定连接，导线管(28)下端外径由密封螺帽(29)密封后固定连接。隔舱板(26)的下部隔舱内装载实物体(27)，实物体(27)的质量占潜浮球(19)总质量的3/5。潜浮球(19)下半球壳内注满液体(25)，液体(25)的液面上漂浮水平台(5)。水平台(5)的上部中间位置由螺丝(6)固定连接绝缘筒(7)，绝缘筒(7)的内侧底部固定连接水平台磁铁(18)，绝缘筒(7)的筒壁内侧按均等的角度固定连接若干个动能传感器(8)，若干个动能传感器(8)之间的空隙竖直置放圆柱体形的重锤(9)，重锤(9)的外径表面固定连接磁性物质，重锤(9)的外径表面与若干个动能传感器(8)之间留有间隙，重锤(9)的下端面固定连接磁铁(15)，磁铁(15)下端面的磁极与水平台磁铁(18)上端面的磁极极性相同，重锤(9)整体悬浮在水平台磁铁(18)上端面的空间。重锤(9)上端面中心有半球形的凹槽，凹槽内固定安装凹槽磁铁(11)，绝缘筒(7)的盖板(16)的下端面中间部位固定连接一个电磁铁(14)，电磁铁(14)的下端面为半球形，电磁铁(14)的半球形下端面与重锤(9)的半球形凹槽之间留有间隙，电磁铁(14)的外径固定安装绕组线圈。若干个压力传感器(10)的上端与绝缘筒(7)的上端面盖板(16)的内侧固定连接。若干个压力传感器(10)的下端面与重锤(9)的上端面之间留有间隙，盖板(16)的上端面中间部位固定安装一个指南针(13)，盖板(16)的上端面刻划若干条刻度线。潜浮球(19)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(12)，摄像头(12)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(17)。潜浮球(19)的上半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(20)，潜浮球(19)的下半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(22)，上、下法兰盘(20)、(22)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下法兰盘(20)、(22)之间置放一个密封圈(21)，上、下法兰盘(20)、(22)由固定螺丝(23)固定连接。潜浮球(19)的下半球壳的外侧用钢丝绳(30)悬挂一个浮力调节器(33)，浮力调节器(33)是一个容器，浮力调节器(33)的外壳连接导气管(31)和导液体管(32)。照明灯(17)、动能传感器(8)、压力传感器(10)、摄像头(12)的电缆(34)和数据线(35)集中为一束穿过导线管(28)内径并经防水密封处理，电缆(34)和数据线(35)的引出线沿液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆(34)与电源插口连接，数据线(35)与安放在地面工作台上的信号处理器(36)插口连接，信号处理器(36)的引出数据线与安放在地面工作台上的计算机(37)插口连接，计算机(37)硬盘内安装地球地震模型数据表及地球内部能量聚集及传递的数学计算公式专用软件。

本发明一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪实施例的液体池(2)是钢筋水泥混凝土制成的容器。液体池(2)竖直置放在地球某一板块较稳定积岩上部的地壳(1)中，液体池(2)的底部与积岩之间用钢筋水泥混凝土浇筑连接。液体池(2)外直径为3.2M，内直径为2.8M，垂直深度为3.5M。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3.3M。潜浮球(19)外直径为2M，内直径为1.90M，潜浮球(19)由上半球壳和下半球壳对接组成。潜浮球(19)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(26)，隔舱板(26)的直径为1.5M。隔舱板(26)中心钻一个孔，潜浮球(19)的下半球壳中心也钻一个孔，导线管(28)穿透潜浮球(19)下半球壳中心孔和隔舱板(26)中心孔。导线管(28)的外直径为80MM，内直径为70MM，导线管(28)上端外径由螺帽固定连接，导线管(28)下端外径由密封螺帽(29)密封后固定连接。隔舱板(26)的下部隔舱装载实物体(27)——细铁砂。实物体(27)的质量占潜浮球(19)总质量的3/5，实物体(27)重量的垂直作用使潜浮球(19)垂直潜浮在防腐液体(3)中。潜浮球(19)上半球壳内侧中心由螺丝固定连接一个摄像头(12)，摄像头(12)的旁边由螺丝固定连接一个照明灯(17)。潜浮球(19)下半球壳内注满液体(25)，液体(25)的液面上漂浮水平台(5)，液体(25)使水平台(5)保持水平状态。水平台(5)是一个不易变形并且含有均匀气泡的平板，水平台(5)的浮力F不小于100kg，水平台(5)的直径为1.2M。水平台(5)的上部中间位置上由螺丝(6)固定连接一个竖直置放的绝缘筒(7)，绝缘筒(7)由不易变形且不导磁的材料制成。绝缘筒(7)的外直径为0.6M，内直径为0.5M，质量为20kg。绝缘筒(7)的底部由螺丝固定连接一块水平台磁铁(18)，水平台磁铁(18)的直径为0.5M，水平台磁铁(18)的磁力F不小于100kg，水平台磁铁(18)的上端面极性为N极。绝缘筒(7)的筒壁内侧按均等的角度固定电磁式动能传感器(8)，若干个动能传感器(8)按顺时针方向编号1、2、3、……n。若干个动能传感器(8)的空隙之间竖直置放一个圆柱体形的重锤(9)，重锤(9)的外径表面固定连接扁平形状的高强度磁铁，磁铁的极性与若干个动能传感器(8)端面的磁极极性相同，重锤(9)的外径表面与若干个动能传感器(8)之间间隙不小于30MM。重锤(9)的下端面固定连接磁铁(15)，磁铁(15)下端面的磁极为N极与水平台磁铁(18)上端面的磁极极性相同，两组磁铁之间的相互排斥力F不小于100kg，重锤(9)整体悬浮在水平台磁铁(18)上端面的空间，重锤(9)的质量为10kg。重锤(9)上端面中心有半球形的凹槽，凹槽内固定安装凹槽磁铁(11)，盖板(16)的下端面中间部位固定连接一个电磁铁(14)，电磁铁(14)的下端面为半球形，电磁铁(14)的半球形下端面与重锤(9)的半球形凹槽之间留有间隙。电磁铁(14)的外径固定安装绕组线圈，绕组线圈与电源的电路开关在重锤(9)冲击感应动能传感器(8)时延迟2s闭合，电磁铁(14)磁极的电磁力排斥重锤(9)上端面的凹槽磁铁(11)，电磁铁(14)的电磁力排斥作用使重锤(9)回到原来位置后绕组线圈与电源断开。若干个压力传感器(10)的上端与绝缘筒(7)上端面盖板(16)的内侧固定连接。若干个压力传感器(10)的下端与重锤(9)的上端面之间的间隙不小于30MM，盖板(16)的上端面中间部位固定安装一个指南针(13)，盖板(16)的上端面刻划若干条刻度线。刻度线分别对应动能传感器(8-1)、(8-2)、(8-3)……(8-n)。潜浮球(19)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(12)，摄像头(12)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(17)，潜浮球(19)的上半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(20)，潜浮球(19)的下半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(22)，上、下法兰盘(20)、(22)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下法兰盘(20)、(22)之间置放一个密封圈(21)，上、下法兰盘(20)、(22)由固定螺丝(23)固定连接，潜浮球(19)的下半球壳的外侧用钢丝绳(30)悬挂一个浮力调节器(33)，浮力调节器(33)是一个圆柱体形的容器，浮力调节器(33)的外壳端面连接导气管(31)和导水管(32)。照明灯(17)、动能传感器(8)、压力传感器(10)、摄像头(12)的电缆(34)和数据线(35)集中为一束穿过导线管(28)内径并经防水密封处理后穿出，在与浮力调节器(33)外径捆扎固定之后，用起重机吊起潜浮球(19)并置放到液体池(2)的防腐液体(3)中，电缆(34)和数据线(35)的引出线沿着液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆(34)与电源插口连接，数据线(35)与安放在地面工作台上的信号处理器(36)插口连接，信号处理器(36)的引出数据线与计算机(37)插口连接，计算机(37)硬盘内装有地球地震模型理论数据表2-1、2-2、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。

潜浮球(19)整体放置到液体池(2)的防腐液体(3)中之后，观察潜浮球(19)潜浮的效果。按照要求，潜浮球(19)不露出液面为宜。如果潜浮球(19)露出液面，仪器操作人员应该通过导液体管(32)向浮力调节器(33)内注入适量的液体，通过导气管(31)向外界导出空气，直至将潜浮球(19)调节潜浮到防腐液体(3)的液面以下。

潜浮球(19)潜伏在防腐液体(3)中若干小时之后，可以开启信号处理器(36)和计算机(37)，接通照明灯(17)的电源开关，通过计算机(37)屏幕观察摄像头(12)记录的动能传感器(8-1)、(8-2)、(8-3)……(8-n)个自的方位。

如果在某一时刻，因地——太行星动力系统内部平衡机制的原因地球调整P_d发生整体颤动，本发明预报仪中的磁悬浮重锤由于与地球表面的摩擦力数值等于零，因此，磁悬浮重锤在随地球整体颤动时会相对地球引力场运动，即进入地球惯性系。此时，磁悬浮重锤的动能E_dc＝1/2mV²，E_dc瞬间增大11个数量级。这样，在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，在同一时刻都可以发现并记录到一个瞬间颤动的单脉冲信号。假设，这个单脉冲信号的动能E_dc＝12500j。那么，地震预报工作者应首先从计算机(37)中的全球三维数字化地形图查找单脉冲信号颤动瞬间地球对着地-太行星动力系统质心距离最近的区域，并将这个区域的编号定为D01区域。依据全球各个地壳板块上安装的本预报仪中重锤(9)颤动动能释放的方向对D01区域进行核对，如果有3台以上的本预报仪的重锤(9)颤动方向(E_dc数值最大的动能传感器所指向的刻度线方向)都指向D01区域，D01区域就可以确定为即将发生大地震主震的区域。D01区域的直径一般大约为200kM。

其次再利用单脉冲信号的动能E_dc量值求导地球整体位移颤动的速率v_d。因为，磁悬浮支撑的重锤(9)与地球同步颤动，所以，可以依据重锤(9)颤动冲击感应动能传感器(8)得到的动能E_dc数值求导地球整体位移颤动的速率v_d。根据公式(2-12)，重锤(9)的颤动速率v_r有

v_r＝√E_dc/(1/2m)＝√12500j/(1/2×10)＝500M·s^-1

本预报仪中重锤(9)的质量为10kg，那么，将v_r换算成地球表面每1kg质量的实物体瞬间位移颤动的速率v_d1

v_d1＝v_r/10＝50M·s^-1

由于v_d＝v_d1

可以将v_d1的数值输入计算机(37)，计算机(37)内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计算公式软件就会计算大地震发生的具体时间和主震的震级：

已知，地核外核的铁融熔状态流体中1/8m_d1-1以v_d1＝50M·s^-1的速率向着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。1/8m_d1-1越过地球中心后再到达对岸的5149kM深度的层面，要经过2444kM的路程。1/8m_d1-1从初速度50M·s^-1位移到停止位移速度等于0，其平均速度v_k因为

v＝v₁+v₂/2

所以

v_k＝50M·s^-1+0/2＝25M·s^-1

其位移2444kM的路程所需的时间大约是

2.444×10⁶M/25M·s^-1＝27h 15min 56s

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，这样，1/8m_d1-1在2891-5149kM深度范围位移的实际动能E_d1-1数值，因为有(2-12)

E_d1-1＝1/2mv²×0.546

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

＝1/2×1.643×10²⁰kg×2500M²·s^-2×0.546＝1.12×10²³j

对照历次大地震释放能量为6.63×10¹⁶j的数值，可以判定，数值为1.12×10²³j的E_d1-1足以引起地球上8级以上的主震和十几次7级以上、几十次6级以上的余震。

计算得到：地球即将在27h 15min 56s之后在D01区域发生8级以上的主震和十几次7级以上、几十次6级以上的余震。

所得到的这个具备地震预报三要素的预测成果，应该立刻向国家地震局报告，提请国家地震局尽早发布突发事件特级应急预案，以减少D01区域的人员伤亡和财产损失。

本发明实施例中采用液浮加磁悬浮支撑重锤(9)冲击感应动能传感器(8)的构造设计改进，所得到的有益效果是：能够过滤和排除一切与地震前兆信号无关的地球表面震动波，将微弱的地球整体颤动单脉冲信号通过重锤(9)相对地球引力场运动放大11个数量级，据动能传感器(8)记录重锤(9)冲击动能的大小和释放方向数值，推算出地球整体颤动的速率和方向参数值，由此计算得出即将要发生大地震的区域、时刻、震级的具体数据，从而实现在大地震发生前进行短临预报(跟老百姓“打个招呼”)的理想。

本发明一种磁悬浮重锤颤动动能原理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建造安装，若干数量的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪通过互联网相互联通，可以多点、多方位的监测测量地球发生的整体颤动，从而使捕获的地球大地震前兆信号数据更为精确，可以作为专门进行大地震预报的仪器。

参考文献：

[1]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。

[2]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

[3]大尺度地层内的分层运动，许绍燮，《中国工程科学》，2006年，第8卷，第6期，14p-22p

Claims (10)

1.一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪包括地壳(1)，液体池(2)，防腐液(3)，缓冲弹簧(4)，水平台(5)，固定螺丝(6)，绝缘筒(7)，动能传感器(8)，重锤(9)，压力传感器(10)，凹槽磁铁(11)，摄像头(12)，指南针(13)，电磁铁(14)，磁铁(15)，盖板(16)，照明灯(17)，水平台磁铁(18)，潜浮球(19)，法兰盘(20)，密封圈(21)，法兰盘(22)，固定螺丝(23)，缓冲弹簧(24)，液体(25)，隔舱板(26)，实物体(27)，导线管(28)，密封螺帽(29)，钢丝绳(30)，导气管(31)，导液体管(32)，浮力调节器(33)，电缆(34)，数据线(35)，信号处理器(36)，计算机(37)，其特征在于：地壳(1)是地球表面的硬土层，地壳(1)深埋液体池(2)，液体池(2)的底部与地球的稳定积岩固定连接，液体池(2)内注入防腐液体(3)，潜浮球(19)潜浮在防腐液体(3)中，潜浮球(19)由上半球壳和下半球壳对接组成，潜浮球(19)的下半球壳内侧下部焊接一块圆形的隔舱板(26)，隔舱板(26)中心孔与潜浮球(19)的下半球壳中心孔之间连接导线管(28)，导线管(28)上端外径由螺帽固定连接，导线管(28)下端外径由密封螺帽(29)密封后固定连接，隔舱板(26)的下部隔舱内装载实物体(27)，实物体(27)的质量占潜浮球(19)总质量的3/5，潜浮球(19)下半球壳内注满液体(25)，液体(25)的液面上漂浮水平台(5)，水平台(5)的上部中间位置由螺丝(6)固定连接绝缘筒(7)，绝缘筒(7)的内侧底部固定连接水平台磁铁(18)，绝缘筒(7)的筒壁内侧按均等的角度固定连接若干个动能传感器(8)，若干个动能传感器(8)之间的空隙竖直置放圆柱体形的重锤(9)，重锤(9)的外径表面固定连接磁性物质，重锤(9)的外径表面与若干个动能传感器(8)之间留有间隙，重锤(9)的下端面固定连接磁铁(15)，磁铁(15)下端面的磁极与水平台磁铁(18)上端面的磁极极性相同，重锤(9)整体悬浮在水平台磁铁(18)上端面的空间，重锤(9)上端面中心有半球形的凹槽，凹槽内固定安装凹槽磁铁(11)，绝缘筒(7)的盖板(16)的下端面中间部位固定连接一个电磁铁(14)，电磁铁(14)的下端面为半球形，电磁铁(14)的半球形下端面与重锤(9)的半球形凹槽之间留有间隙，电磁铁(14)的外径固定安装绕组线圈，若干个压力传感器(10)的上端与绝缘筒(7)的上端面盖板(16)的内侧固定连接，若干个压力传感器(10)的下端面与重锤(9)的上端面之间留有间隙，盖板(16)的上端面中间部位固定安装一个指南针(13)，盖板(16)的上端面刻划若干条刻度线，潜浮球(19)上半球壳内侧中心部位由螺丝固定连接一个摄像头(12)，摄像头(12)旁边由螺丝固定连接一个照明灯(17)，潜浮球(19)的上半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(20)，潜浮球(19)的下半球壳的接口外边缘焊接固定一个法兰盘(22)，上、下法兰盘(20)、(22)的端面上钻若干个螺丝孔，上、下法兰盘(20)、(22)之间置放一个密封圈(21)，上、下法兰盘(20)、(22)由固定螺丝(23)固定连接，潜浮球(19)的下半球壳的外侧用钢丝绳(30)悬挂一个浮力调节器(33)，浮力调节器(33)是一个容器，浮力调节器(33)的外壳连接导气管(31)和导液体管(32)，照明灯(17)、动能传感器(8)、压力传感器(10)、摄像头(12)的电缆(34)和数据线(35)集中为一束穿过导线管(28)内径并经防水密封处理，电缆(34)和数据线(35)的引出线沿液体池(2)内壁延伸到地壳(1)的面上，电缆(34)与电源插口连接，数据线(35)与安放在地面工作台上的信号处理器(36)插口连接，信号处理器(36)的引出数据线与安放在地面工作台上的计算机(37)插口连接，计算机(37)硬盘内安装地球地震模型数据表及地球内部能量聚集及传递的数学计算公式专用软件。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的重锤(9)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所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：重锤(9)的外径表面不直接接触若干个动能传感器(8)。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的若干个动能传感器(8)和若干个压力传感器(10)是电磁式传感器。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的盖板(16)上端面刻划的若干条刻度线分别对应若干个动能传感器(8)。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的盖板(16)上端面刻划的若干条刻度线分别编制不同的号码标记。

7.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的摄像头(12)的镜头对准盖板(16)上端面。

8.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的电磁铁(14)的绕组线圈与电源的电路开关在重锤(9)冲击感应动能传感器(8)时延迟2s闭合。

9.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的潜浮球(19)外径的四周固定连接若干根缓冲弹簧(24)。

10.根据权利要求1所述的一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预报仪，其特征在于：所述的浮力调节器(33)外壳连接的导气管(31)和导液体管(32)可以人为操纵导入、导出适量的空气和液体。

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