CN106033123A - 一种适用于大地震临震监测的传感探头aeta - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA。其特征在于，所述传感探头由无磁不锈钢外壳和传声杆、地声传感器组、电磁辐射传感器、温度传感器组、地震波速传感器组、信号采集电路及其屏蔽盒、固定件组、法兰和盖子构成。其中，信号采集电路放置在屏蔽盒内，与地声、温度和地震波速传感器组分别通过固定件1和2固定在传声杆上；电磁辐射传感器在传声杆和法兰之间通过一对固定件3固定；外壳一端与传声杆通过螺纹连接，一端与法兰通过螺纹连接；盖子有两个防水锁头分别通过屏蔽电缆和光缆，与法兰通过螺钉连接。所述传感探头内将注入高导热灌封胶填充。本发明可实现多种微观前兆信号的采集，可长期放在地壳基岩处进行实时地震信号采集。
Description
技术领域
本发明专利涉及大地震监测仪器和电路系统设计领域，具体涉及一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA。
背景技术
地球经过不断的运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩石突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。我国是全球大陆地震灾害最严重的国家之一，在约占全球陆地面积1/14的国土上，每年发生地震的次数却占全球陆地地震次数的1/3以上。加强地震灾害的对策研究,提高地震监测预测的技术水平，减轻地震灾害，与国家的发展社会的稳定和人民生命财产的安全都有着直接关系和重大意义。
在地震的孕育和发生的过程中常伴随着各种异常现象，现代地震学通过对地震观测，证实了地震前兆异常的存在。如发表在《中国科学：地球科学》上的“汶川地震前姑咱台观测的异常应变变化”，以及发表在《震灾防御技术》上的“芦山地震前宏观异常现象的调研与分析”，分别从宏观和微观上均证明了地震发生前均存在异常。全球很多国家在地震监测和预报的研究上均投入了大量的人力和物力，取得了一定的成果。但是地震临震预测仍是世界难题，其难点在于地震的临震现象各地不一致，同一地点也难重复。
我们认为，大地震临震的地表现象不一致的原因在于地表土壤是一个“滤波器”，各地特性不同，而地下基岩的临震现象可能有更多的一致性，在岩石破裂前会有地声、电磁辐射、地温等明显突变。同时，大地震破坏性最严重的区域大约为半径10公里半径内，因此如果要捕捉到显著的异常现象，需将监测点布设在地震发生的10公里半径内。所以，解决临震预测的关键在于研发一种能够高密度、低成本且可植入基岩的探测器，对大地震孕育的过程，尤其是临震现象进行监测。
鉴于此，本发明提出一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，相对现有的地震观测仪器，具有更多监测功能，体积小，通过深孔安装在基岩附近，无需人工看守，成本较低，可大量密集布设。发明内容。
发明内容
本发明的目的是为了给现有大地震监测领域提供一种无需人工值守、低成本、高可靠性、可大规模密集布局，可长时间监测地下多种微观前兆信息的监测探头，监测数据可用于大地震孕育过程的科学研究，以及预测预报。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明是一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，包括无磁不锈钢外壳1和传声杆2、地声传感器组3、电磁辐射传感器4、温度传感器组5、地震波速传感器组6、信号采集电路7及其屏蔽盒8、固定件组9、法兰10和盖子11构成。
上述方案中，其中所述外壳1采用无磁不锈钢材质，为一体化无缝管，一端与无磁不锈钢传声杆2连接，另一端与法兰10连接。
上述方案中，其中所述传声杆2采用无磁不锈钢材质，传声杆为一体化结构，底端201为实心的锥形，中间202为截面为月牙状的柱形杆，顶端203为中间有过孔2031用于通过电磁传感器4的电缆，两侧分别有一个过孔2032用于通过光缆和屏蔽电缆，顶端203是个托座，用于承载电磁辐射传感器4。
上述方案中，其中所述地声传感器组3包括多个声发射传感器301,多个次声波声波传感器302，声发射传感器301通过固定件901固定在202上，次声波声波传感器302通过固定件902固定在202上。
上述方案中，其中所述电磁辐射传感器4通过一对固定件903固定在传声杆的顶端203和法兰10之间。
上述方案中，其中所述温度传感器组5包括多个温度传感器，通过固定件901固定。
上述方案中，其中所述地震波速传感器组6包括多个MEMs加速度传感器，直接与采集电路7的接口相连，和采集电路7一起被封在屏蔽盒8内。
上述方案中，其中所述信号采集电路7包括模拟前端电路701和数字采集电路702、电源模块703、光纤传输模块704组成。
上述方案中，其中所述屏蔽盒8采用坡莫合金材质，将采集电路7可能产生的电磁信号与电磁辐射传感器4隔离。
上述方案中，其中所述盖子11有两个防水锁头1101和1102，分别通过屏蔽电缆和光缆，与法兰10通过多个螺钉连接。
上述方案中，其中所述传感探头内将注入高导热灌封胶填充,提高传感探头内部部件的稳定性，同时具有防水、密封、抗震动等功能，可长期放置在地壳内基岩附近。
有益效果
本发明对比已有技术具有以下有益效果：
1. 本发明集成了多种传感器，覆盖了地声、电磁辐射、温度和地震波速四种地震信号，可更多的捕捉地震孕育、发生和震后的信息，供大地震预测研究。
2. 本发明所采用的技术方案，保证了系统可以低成本地、可靠地、密集且大规模地对大地震孕育过程中及临震前多种前兆信息进行长时间的监测。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的传感探头AETA外形示意图
图2是本发明一实施例提供的传感探头AETA内部结构部分示意图1
图3是本发明一实施例提供的传感探头AETA内部结构部分示意图2
图4是本发明一实施例提供的传感探头AETA的信号采集电路组成示意图
图5是本发明一实施例提供的传感探头AETA安装示意图
具体实施方案
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以参考附图来描述用于实施本发明的最佳实施方案。
实施例1
图1、图2和图3所示为本发明一实施例提供的一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA探头的结构示意图。如图1所示，AETA传感探头为柱形结构，由无磁不锈钢外壳1和传声杆2、地声传感器组3、电磁辐射传感器4、温度传感器组5、地震波速传感器组6、信号采集电路7及其屏蔽盒8、固定件组9、法兰10和盖子11构成。
在本实施例中，所述外壳1采用无磁不锈钢材质，为一体化无缝管，一端与无磁不锈钢传声杆2连接，另一端与法兰10连接。连接方式可优选的采用外螺纹和内螺纹的方式。
在本实施例中，所述传声杆2采用无磁不锈钢材质，传声杆为一体化结构，底端201为实心的锥形传声头，中间202为截面为月牙状的长条传声体，顶端203是个电磁辐射传感器4的托座，用于承载电磁辐射传感器4，203中间有过孔2031用于通过电磁传感器4的电缆，两侧分别有一个过孔2032用于通过光缆和屏蔽电缆。传声杆2负责将地声传递给地声传感器组3.
在本实施例中，所述地声传感器组3包括3个声发射传感器301,3个次声波声波传感器302，声发射传感器301通过固定件901固定在202上，次声波声波传感器302通过固定件902固定在202上。
在本实施例中，所述声发射传感器301采用压电陶瓷传感器，监测的声发射频段在50kHz~800kHz；所述次声波声波传感器302采用压电薄膜传感器，监测的声波频段范围为0.5Hz~50kHz；两种地声传感器的数目均不限于3个。
在本实施例中，所述电磁辐射传感器4通过一对固定件903固定在传声杆顶端托座203和法兰10之间，电磁辐射传感器监测的电磁辐射为甚低频和超低频电磁辐射信号，监测频段在0.1Hz~10kHz的范围。所述固定件903除了固定电磁辐射传感器4，在其两侧有分为有个缺孔，用于通过电缆和光缆。
在本实施例中，所述温度传感器组5包括多个温度传感器，通过固定件901固定，温度传感器的数目为4个，但不限于4个。
在本实施例中，所述地震波速传感器组6包括3个但不限于3个MEMs加速度传感器，直接与采集电路7的接口相连，和采集电路7一起被封在屏蔽盒8内。
在本实施例中，如图4所示，所述信号采集电路7包括模拟前端电路701和数字采集电路702、电源模块703、光纤传输模块704组成。所述模拟前端电路701完成传感器信号的放大、滤波和模数转换等功能，输出数字信号给数字采集电路702进行后续的数据采集和传输功能。所述电源模块703为信号采集电路7提供稳定的12V直流输入；光纤传输模块704将来自数字采集电路702的数据传输到地上数据处理和传输终端。
在本实施例中，所述屏蔽盒8采用坡莫合金材质，将采集电路7可能产生的电磁信号与电磁辐射传感器4隔离，只留与传感器接口线、光缆和电缆通孔，屏蔽盒通过螺孔固定在传声杆的传声体202上。
在本实施例中，所述盖子11有两个防水锁头，分别通过电缆和光缆，与法兰10通过多个螺钉连接。所述电缆为屏蔽电缆，所述光缆为铠装光缆，光缆和电缆均具有较好的抗拉、抗折性，将传感探头往深孔中放置时，可以承载传感探头的重量。
在本实施例中，所述传感探头内将注入高导热灌封胶填充,提高传感探头内部部件的稳定性，同时具有防水、密封、抗震动等功能，可长期放置在地壳内基岩附近。
图5所示为本发明一实施例提供的一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA的安装示意图。采用钻井设备打一直径为15~20cm的深孔12，深度以安装点基岩深度为准，将传感探头AETA 13放置到深孔内与基岩接触，然后用土填埋深孔，通过电缆15给传感探头供电，通过光缆16与地上的数据处理和传输终端14进行数据传输。
以上内容是结合一种实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1. 一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于，所述传感探头由无磁不锈钢外壳1和传声杆2、地声传感器组3、电磁辐射传感器4、温度传感器组5、地震波速传感器组6、信号采集电路7及其屏蔽盒8、固定件组9、法兰10和盖子11构成。
2. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述外壳1采用无磁不锈钢材质，为一体化无缝管，一端与无磁不锈钢传声杆2连接，另一端与法兰10连接。
3. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述传声杆2采用无磁不锈钢材质，传声杆为一体化结构，底端201为实心的锥形，中间202为截面为月牙状的柱形杆，顶端203为中间有过孔2031用于通过电磁传感器4的电缆，两侧分别有一个过孔2032用于通过光缆和屏蔽电缆，顶端203是个托座，用于承载电磁辐射传感器4。
4. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述地声传感器组3包括多个声发射传感器301,多个次声波声波传感器302，声发射传感器301通过固定件901固定在202上，次声波声波传感器302通过固定件902固定在202上。
5. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述电磁辐射传感器4通过一对固定件903固定在传声杆的顶端203和法兰10之间。
6. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述温度传感器组5包括多个温度传感器，通过固定件901固定。
7. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述地震波速传感器组6包括多个MEMs加速度传感器，直接与采集电路7的接口相连，和采集电路7一起被封在屏蔽盒8内。
8. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述信号采集电路7包括模拟前端电路701和数字采集电路702、电源模块703、光纤传输模块704组成。
9. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述屏蔽盒8采用坡莫合金材质，将采集电路7可能产生的电磁信号与电磁辐射传感器4隔离。
10. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述盖子11有两个防水锁头1101和1102，分别通过屏蔽电缆和光缆，与法兰10通过多个螺钉连接。
11. 根据权利1所述一种适用于大地震临震监测的传感探头AETA，其特征在于：所述传感探头内将注入高导热灌封胶填充,提高传感探头内部部件的稳定性，同时具有防水、密封、抗震动等功能，可长期放置在地壳内基岩附近。
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