CN107388955A - 一种四分量钻孔应变仪探头 - Google Patents

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罗松
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李震
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Abstract

本发明提出一种四分量钻孔应变仪探头，包括筒体、探头帽、密封堵头和四个传感器，探头帽和密封堵头分别与筒体的顶端及底端开口相配置，探头帽开有中心通孔，线缆一端通过中心通孔穿出探头，另一端与四个传感器相连，筒体中间段的内壁上沿周向均匀间隔设有八个肋条，相对应的两根肋条分别与传感器的两端相连，肋条沿筒体径向设置，四个传感器在筒体内沿径向依次布设。本发明装置结构精简、使用可靠，能够有效提高观测数据的可靠性。

Description

一种四分量钻孔应变仪探头
技术领域
本发明属于地震形变观测仪器的技术领域，尤其涉及一种四分量钻孔应变仪探头。
背景技术
钻孔形变观测是研究地壳运动的重要观测手段。近年来国内外地震科学界对钻孔应变观测技术十分重视，四分量钻孔应变仪的发展更是得到了国家地震局及地震监测司的大力支持，近年来获得了一些震前异常信号，是目前最有前景的地震短临异常监测仪器，未来通过大范围的台网建设有望实现地震速报及地震预警预报，已经成功安装上百台。
目前用于地壳应变观测的仪器有多种，基本的工作方式是在一个长金属圆筒中，沿径向安装多个传感器，使用耦合介质固结在钻孔底部，获得地壳基岩的最大主应变、最小主应变及其最大主应变的方位角。国内外常用的测量方式有两种：测量原件相邻夹角为120°的三分量应变仪、相邻夹角45°的四分量应变仪。在钻孔应变观测中，国内地学测量专家苏恺之首先提出，均匀各向同性的岩石介质的同一平面中，任意一组相互垂直的应力值的和另一组相互垂直的应力值的和相等，在业界称之为钻孔应变的“自检”，即：ε1+ε3＝ε2+ε4。但是多数同类仪器在实地应用中“自检”效果不理想，也可认为是观测仪器力学传递不均匀，造成数据的可靠性不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种四分量钻孔应变仪探头，有效提高观测数据的可靠性，获得良好的“自检”效果。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，包括筒体、探头帽、密封堵头和四个传感器，所述探头帽和密封堵头分别与筒体的顶端及底端开口相配置，探头帽开有中心通孔，线缆一端通过中心通孔穿出探头，另一端与所述四个传感器相连，筒体中间段的内壁上沿周向均匀间隔设有八个肋条，相对应的两根肋条分别与传感器的两端相连，肋条沿筒体径向设置，四个传感器在筒体内沿径向依次布设。
按上述方案，所述传感器为三极板电容位移传感器，包括固定座、第一外极板、中极板、第二外极板、导向轴和导向套，所述固定座和导向套的一端分别与所述相对应的两根肋条相连，固定座与第一石英棒的一端相连，另一端依次与第一、第二外极板相连，导向套的另一端设有连接盲孔，所述导向轴的一端与所述连接盲孔相配置，另一端与第二石英棒的一端相连，第二石英棒的另一端与所述中极板相连，中极板位于第一、第二外极板之间。
按上述方案，所述导向套内部设有电动机和调节螺杆，所述导向轴的一端设
于中心螺孔，所述电动机的输出轴与所述调节螺杆的一端相联，另一端与所述中心螺孔相螺接。
按上述方案，所述导向轴与导向套之间设有弹性环片，所述弹性环片的两端分别与导向轴及导向套相连。
按上述方案，所述弹性环片的截面形状为“Ω”。
按上述方案，所述肋条的外侧端面上设有卡合凸条，所述固定座和导向套的一端端面上设有卡合凹槽，所述卡合凸条和卡合凹槽相配置。
按上述方案，所述探头帽和密封堵头与筒体的接触面上设有橡胶“O”型圈，探头帽的中心通孔中设有橡胶密封套。
本发明的有益效果是：提供一种四分量钻孔应变仪探头，使用分布精确的八个肋条，使四个应变测量元件获得精确的位置分度，长条肋条可以使应力传递相对均匀可靠，使钻孔应变仪获得精确的“自检”结果。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正向剖视图。
图2为图1的A-A向剖视图。
其中：1、筒体；2、探头帽；3、密封堵头；4、三极板电容位移传感器；5、线缆；6、橡胶“O”型圈；7、橡胶密封套；8、肋条；9、固定座；10、第一外极板；11、中极板；12、第二外极板；13、导向轴；14、导向套；15、第一石英棒；16、第二石英棒；17、电动机；18、调节螺杆；19、弹性环片。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。
如图1、图2所示，一种四分量钻孔应变仪探头，包括筒体1、探头帽2、密封堵头3和四个传感器，探头帽和密封堵头分别与筒体的顶端及底端开口相配置，探头帽和密封堵头与筒体的接触面上设有橡胶“O”型圈6进行密封，探头帽开有中心通孔，中心通孔中设有橡胶密封套7，线缆5一端通过中心通孔穿出探头，另一端与四个传感器相连，将传感器测得的信息通过线缆传输，筒体中间段的内壁上沿周向均匀间隔设有八个肋条8，相对应的两根肋条分别与传感器的两端相连，肋条沿筒体径向设置，四个传感器在筒体内沿径向依次布设，相邻两个传感器在径向上的夹角为45°。
传感器为三极板电容位移传感器4，包括固定座9、第一外极板10、中极板11、第二外极板12、导向轴13和导向套14，固定座和导向套的一端分别与相对应的两根肋条相连，固定座与第一石英棒15的一端相连，另一端依次与第一、第二外极板相连，导向套的另一端设有连接盲孔，导向轴的一端插入连接盲孔与导向套相连，另一端与第二石英棒16的一端相连，第二石英棒的另一端与中极板相连，中极板位于第一、第二外极板之间。以上结构组成三极板电容位移传感器，将外壳受压力的径向变化转换为电压信号，通过线缆输送到探头外。
导向套内部设有电动机17和调节螺杆18，导向轴的一端设于中心螺孔，电动机的输出轴与调节螺杆的一端相联，另一端与中心螺孔相螺接。电动机启动带动调节螺杆转动，进而推动导向轴沿连接盲孔水平移动，调节中极板的位置。
导向轴与导向套之间设有弹性环片19，其截面形状为“Ω”，弹性环片的两端分别与导向轴及导向套相连，为导向轴提供一个轴向预应力，防止发生颤动影响测量结果。
肋条的外侧端面上设有卡合凸条，固定座和导向套的一端端面上设有卡合凹槽，卡合凸条和卡合凹槽相卡合。
在使用本探头时，电动机带动调节螺杆驱动导向轴沿着轴向微移，用以调节中极板在测量中的位置，当中极板位于第一和第二外极板的中间位置时，输出信号显示为零点。
任意三个方向的位移测量值的电信号可以通过换算，计算出安装部位岩石的最大主应变、最小主应变及其方向，可以得到四组计算结果，四组计算结果一致时，能够证实仪器系统工作状态正常，实现对观测系统可靠性的检验。本发明能有效地提高钻孔应变仪的可靠性检验，应用于连续地壳岩石应变测量。

Claims (7)

1.一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，包括筒体、探头帽、密封堵头和四个传感器，所述探头帽和密封堵头分别与筒体的顶端及底端开口相配置，探头帽开有中心通孔，线缆一端通过中心通孔穿出探头，另一端与所述四个传感器相连，筒体中间段的内壁上沿周向均匀间隔设有八个肋条，相对应的两根肋条分别与传感器的两端相连，肋条沿筒体径向设置，四个传感器在筒体内沿径向依次布设。
2.根据权利要求1所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述传感器为三极板电容位移传感器，包括固定座、第一外极板、中极板、第二外极板、导向轴和导向套，所述固定座和导向套的一端分别与所述相对应的两根肋条相连，固定座与第一石英棒的一端相连，另一端依次与第一、第二外极板相连，导向套的另一端设有连接盲孔，所述导向轴的一端与所述连接盲孔相配置，另一端与第二石英棒的一端相连，第二石英棒的另一端与所述中极板相连，中极板位于第一、第二外极板之间。
3.根据权利要求2所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述导向套内部设有电动机和调节螺杆，所述导向轴的一端设于中心螺孔，所述电动机的输出轴与所述调节螺杆的一端相联，另一端与所述中心螺孔相螺接。
4.根据权利要求2所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述导向轴与导向套之间设有弹性环片，所述弹性环片的两端分别与导向轴及导向套相连。
5.根据权利要求4所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述弹性环片的截面形状为“Ω”。
6.根据权利要求4所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述肋条的外侧端面上设有卡合凸条，所述固定座和导向套的一端端面上设有卡合凹槽，所述卡合凸条和卡合凹槽相配置。
7.根据权利要求1所述的一种四分量钻孔应变仪探头，其特征在于，所述探头帽和密封堵头与筒体的接触面上设有橡胶“O”型圈，探头帽的中心通孔中设有橡胶密封套。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109141358A (zh) * 2018-07-05 2019-01-04 南京理工大学 一种工程勘察钻杆垂直监测装置
CN109214092A (zh) * 2018-09-11 2019-01-15 吉林大学 基于希尔伯特黄变换的四分量钻孔应变数据异常提取方法
CN110044320A (zh) * 2019-05-17 2019-07-23 中国地震局地壳应力研究所 一种同平面可多方向多角度测量解算的钻孔应变探头
CN112161608A (zh) * 2019-06-16 2021-01-01 孔向阳 一种三分向水平摆倾斜仪探头
CN112484982A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 郑州铁路职业技术学院 一种实现铁路桥梁的应力实时监测方法
CN114485380A (zh) * 2022-02-24 2022-05-13 应急管理部国家自然灾害防治研究院 一种分量式钻孔应变仪室内模拟自检装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1651853A (zh) * 2004-07-05 2005-08-10 合肥工业大学 多自由度电容位移传感器
CN101118150A (zh) * 2007-08-30 2008-02-06 中国地震局地震研究所 超短基线伸缩仪
CN202048884U (zh) * 2011-02-16 2011-11-23 吴书贵 一种纳米微位移测量传感器
CN202083345U (zh) * 2011-03-01 2011-12-21 欧阳祖熙 一种用于钻孔应变仪的位移传感装置
CN104089571A (zh) * 2014-07-21 2014-10-08 中国地震局地壳应力研究所 用于钻孔地形变测量的钻孔形变仪的远程校准装置
CN204388776U (zh) * 2014-12-08 2015-06-10 池顺良 小型分量钻孔应变仪探头
CN106840019A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 中国地震局地壳应力研究所 一种钻孔应变仪灵敏度测试系统
CN207263106U (zh) * 2017-08-18 2018-04-20 武汉地震科学仪器研究院有限公司 一种四分量钻孔应变仪探头

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1651853A (zh) * 2004-07-05 2005-08-10 合肥工业大学 多自由度电容位移传感器
CN101118150A (zh) * 2007-08-30 2008-02-06 中国地震局地震研究所 超短基线伸缩仪
CN202048884U (zh) * 2011-02-16 2011-11-23 吴书贵 一种纳米微位移测量传感器
CN202083345U (zh) * 2011-03-01 2011-12-21 欧阳祖熙 一种用于钻孔应变仪的位移传感装置
CN104089571A (zh) * 2014-07-21 2014-10-08 中国地震局地壳应力研究所 用于钻孔地形变测量的钻孔形变仪的远程校准装置
CN204388776U (zh) * 2014-12-08 2015-06-10 池顺良 小型分量钻孔应变仪探头
CN106840019A (zh) * 2017-03-13 2017-06-13 中国地震局地壳应力研究所 一种钻孔应变仪灵敏度测试系统
CN207263106U (zh) * 2017-08-18 2018-04-20 武汉地震科学仪器研究院有限公司 一种四分量钻孔应变仪探头

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109141358A (zh) * 2018-07-05 2019-01-04 南京理工大学 一种工程勘察钻杆垂直监测装置
CN109214092A (zh) * 2018-09-11 2019-01-15 吉林大学 基于希尔伯特黄变换的四分量钻孔应变数据异常提取方法
CN110044320A (zh) * 2019-05-17 2019-07-23 中国地震局地壳应力研究所 一种同平面可多方向多角度测量解算的钻孔应变探头
CN112161608A (zh) * 2019-06-16 2021-01-01 孔向阳 一种三分向水平摆倾斜仪探头
CN112484982A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 郑州铁路职业技术学院 一种实现铁路桥梁的应力实时监测方法
CN112484982B (zh) * 2020-12-01 2023-01-20 郑州铁路职业技术学院 一种实现铁路桥梁的应力实时监测方法
CN114485380A (zh) * 2022-02-24 2022-05-13 应急管理部国家自然灾害防治研究院 一种分量式钻孔应变仪室内模拟自检装置

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