CN111060958B - 一种低耗能气压式余震检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低耗能气压式余震检测装置，包括安装底座，其特征在于，所述安装底座上固定安装有箱体，所述箱体内分为气压腔和检测腔，所述气压腔内注有溶液，所述检测腔的内底壁上固定插设有气管，所述气管上安装有气囊。本发明通过装置在检测时始终保持回路处于开路状态，当余震发生时，回路导通，降低了装置的回路损耗，从而大大降低了装置的能耗，适用于在震区使用，通过余震使饱和碳酸溶液的震动产生二氧化碳膨胀气囊导通电路，结构简单，成本低廉，芯管内的空心球和弹簧的交错设置能够将微小的震动转换为高频震动，增加检测的灵敏性，且过氧化钠粉末与蒸馏水的快速反应产生大量氧气使得气囊快速膨胀，增加报警的反应速度。
Description
技术领域
本发明涉及地质灾害监测领域，尤其涉及一种低耗能气压式余震检测装置。
背景技术
地球生态环境污染加重导致地质灾害的频发，包括泥石流、洪水、塌陷地震等，而地震发生次数最多，其破坏力也是最强、最广的，因此，对地震进行监测有利于人员快速撤离危险区域，而在地震过后会产生较多次数的余震，余震会对震区进行二次破坏，其对救援安全造成一定的威胁。
现有的余震检测装置通常为电子电路控制式，其通过复杂的电路以及各种传感器来检测地面震动或其它地震活动信息，但此类地震检测装置由于电子电路一直处于工作中导致能耗较高，需要经常充电或一直连接在电源上，而在震区电力网遭到破坏，电力能源使用较为紧张，高精度高耗能仪器不适宜在此环境下普遍使用，电力供能不足，无法及时预警，可能会导致实施救援工作过程中发生余震坍塌二次危险等。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在能耗较高，需要经常充电或一直连接电源，电力供能不足时易导致无法及时预警而产生危险，而提出的一种低耗能气压式余震检测装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种低耗能气压式余震检测装置，包括安装底座，其特征在于，所述安装底座上固定安装有箱体，所述箱体内分为气压腔和检测腔，所述气压腔内注有溶液，所述检测腔的内底壁上固定插设有气管，所述气管上安装有气囊，所述气囊的上端固定安装有金属片，所述箱体的上端安装有声光报警器，所述声光报警器包括正接线柱和负接线柱，所述正接线柱和负接线柱的下端均延伸至检测腔内并分别安装有固线柱和电极片，所述检测腔的内顶壁上固定安装有导电柱，所述导电柱的下端固定安装有导电片，所述检测腔的内底壁上固定安装有限位管，所述检测腔的内底壁上固定安装有蓄电池，所述蓄电池上安装有正极导线和负极导线，且正极导线电性连接固线柱，且负极导线电性连接导电柱；
检测状态下，金属片与导电片和电极片之间均不接触，即回路“蓄电池—正极导线—固线柱—正接线柱—声光报警器—负接线柱—电极片—金属片—导电片—导电柱—负极导线—蓄电池”断开，回路不消耗蓄电池的电能，降低了装置的能耗，适用于能源紧张的震区环境。
优选地，所述气囊置于限位管内，所述限位管的侧壁上开设有多个减压孔，所述电极片和导电片均位于限位管的正上方，且电极片和导电片面积之和小于金属片的面积；
当气囊膨胀时，限位管限制其横向膨胀，使其只能竖直膨胀，避免气囊不规则膨胀导致回路接触不良，且限位管的上端与检测腔的上顶壁不接触，且限位管的侧壁上开设多个减压孔，使得气囊在限位管内膨胀不受限位管内的气压影响，使得膨胀更加均匀，膨胀的气囊使得金属片逐渐上移，当金属片与电极片和导电片接触时，回路导通，则声光报警器工作，提醒周围人群注意安全。
优选地，所述溶液为饱和碳酸溶液或蒸馏水；
当溶液为饱和碳酸溶液时，余震的震动使得箱体震动，则气压腔内的溶液震动，饱和碳酸溶液性质不稳定，震动的过程中产生二氧化碳，二氧化碳从气压腔内沿气管被气压腔内压力压入气囊内，使得气囊逐渐膨胀，其结构简单，饱和碳酸溶液制作成本较低，当溶液为蒸馏水时，蒸馏水与一些金属氧化物反应产生气体使气囊膨胀。
优选地，所述气囊内插设安装有芯管，所述芯管的管壁上开设有多个气孔，所述芯管内从上到下依次交错安装有多个弹簧和多个空心球，所述空心球内填充有粉末，所述空心球的球壁上开设有多个微孔；
粉末优选过氧化钠金属氧化物粉末，当余震初发时，微小的震动传递至箱体上，则箱体内通过气管固定的气囊震动，使得气囊内的芯管发生微小震动，芯管发生微小震动使得芯管内的多个空心球震动，由于多个空心球与多个弹簧较多安装，使得震动的空心球被弹簧的压缩和复位状态不断放大震动幅度和频率，即将余震初期微小震动快速转换为频率较高、幅度较大的震动，使得空心球内的过氧化钠粉末不断从微孔抖落，然后从芯管的下端落到气管内并落在气压腔内的蒸馏水中，过氧化钠粉末与水反应产生快速产生大量氧气，氧气通过气管进入芯管内并通过芯管管壁上的气孔进入气囊内，使得气囊快速膨胀，增加检测的灵敏度和警示的速度。
本发明具有以下有益效果：
1、余震的震动使得箱体滑动，将箱体的震动转换为饱和碳酸溶液的震动，而饱和碳酸溶液不稳定，震动过程中产生大量二氧化碳，二氧化碳沿气管进入气囊膨胀，从而使得回路导通并通过声光报警器报警，其结构简单，且饱和碳酸溶液制造成本较低，易大面积投入使用。
2、当溶液为蒸馏水时，芯管内的多个弹簧和空心球将余震初发的微小震动快速转换为空心球的高频、大幅度的震动，使得空心球内的过氧化钠粉末从芯管沿气管落入蒸馏水内剧烈反应产生大量氧气，从而使得气囊膨胀导通回路，弹簧和空心球的交错设置快速放大了微小余震的震动幅度和频率，增加了检测的灵敏度，过氧化钠与蒸馏水的快速反应产生大量氧气增加气囊膨胀的速度，即增加了装置报警的速度。
3、蓄电池安装在检测腔内，在非报警状态时，导电片和电极片之间不导通，则回路不导通，即外部电路不消耗蓄电池电量，蓄电池仅存在内损，使得蓄电池能够使用较长时间而不需要充电，降低了装置能耗，且无需经常充电或一直连接电源，增加装置的使用便捷性。
4、限位管安装在检测腔的内底壁上，且电极片和导电片位于限位管的正上方中间，限位管将气囊包裹，则气囊无法向两侧膨胀，仅能够沿限位管向上伸长并推动金属片上升接触导电片和电极片，避免了气囊无规则膨胀导致的接触不良现象，增加装置的稳定性，且限位管管壁开设减压孔，降低了限位管内的压力对气囊的影响，使得气囊膨胀更加均匀。
综上所述，本发明通过装置在检测时始终保持回路处于开路状态，当余震发生时，回路导通，降低了装置的回路损耗，从而大大降低了装置的能耗，适用于在震区使用，通过余震使饱和碳酸溶液的震动产生二氧化碳膨胀气囊导通电路，结构简单，成本低廉，芯管内的空心球和弹簧的交错设置能够将微小的震动转换为高频震动，增加检测的灵敏性，且过氧化钠粉末与蒸馏水的快速反应产生大量氧气使得气囊快速膨胀，增加报警的反应速度。
附图说明
图1为本发明提出的一种低耗能气压式余震检测装置的结构示意图；
图2为图1中A处放大图；
图3为图2中B处放大图；
图4为实施例二的结构示意图。
图中：1安装底座、2箱体、3气压腔、4检测腔、5声光报警器、6正极导线、7负极导线、8蓄电池、9气囊、10限位管、11气管、12溶液、13金属片、14导电柱、15导电片、16芯管、17气孔、18弹簧、19空心球、51正接线柱、511固线柱、52负接线柱、521电极片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
参照图1-3，一种低耗能气压式余震检测装置，包括安装底座1，其特征在于，所述安装底座1上固定安装有箱体2，所述箱体2内分为气压腔3和检测腔4，所述气压腔3内注有溶液12，所述检测腔4的内底壁上固定插设有气管11，所述气管11上安装有气囊9，所述气囊9的上端固定安装有金属片13，所述箱体2的上端安装有声光报警器5，所述声光报警器5包括正接线柱51和负接线柱52，所述正接线柱51和负接线柱52的下端均延伸至检测腔4内并分别安装有固线柱511和电极片521，所述检测腔4的内顶壁上固定安装有导电柱14，所述导电柱14的下端固定安装有导电片15，所述检测腔4的内底壁上固定安装有限位管10，所述检测腔4的内底壁上固定安装有蓄电池8，所述蓄电池8上安装有正极导线6和负极导线7，且正极导线6电性连接固线柱511，且负极导线7电性连接导电柱14；
检测状态下，金属片13与导电片15和电极片521之间均不接触，即回路“蓄电池8—正极导线6—固线柱511—正接线柱51—声光报警器5—负接线柱52—电极片521—金属片13—导电片15—导电柱14—负极导线7—蓄电池8”断开，回路不消耗蓄电池8的电能，降低了装置的能耗，适用于能源紧张的震区环境。
所述气囊9置于限位管10内，所述限位管10的侧壁上开设有多个减压孔，所述电极片521和导电片15均位于限位管10的正上方，且电极片521和导电片15面积之和小于金属片13的面积；
当气囊9膨胀时，限位管10限制其横向膨胀，使其只能竖直膨胀，避免气囊9不规则膨胀导致回路接触不良，且限位管10的上端与检测腔4的上顶壁不接触，且限位管10的侧壁上开设多个减压孔，使得气囊9在限位管10内膨胀不受限位管10内的气压影响，使得膨胀更加均匀，膨胀的气囊9使得金属片13逐渐上移，当金属片13与电极片521和导电片15接触时，回路导通，则声光报警器5工作，提醒周围人群注意安全。
所述溶液12为饱和碳酸溶液；
溶液12为饱和碳酸溶液，余震的震动使得箱体2震动，则气压腔3内的溶液12震动，饱和碳酸溶液性质不稳定，震动的过程中产生二氧化碳，二氧化碳从气压腔3内沿气管11被气压腔3内压力压入气囊9内，使得气囊9逐渐膨胀，其结构简单，饱和碳酸溶液制作成本较低。
本实施例中，当余震发生时，余震使得装置箱体2开始震动，则气压腔3内的饱和碳酸溶液发生震动，由于饱和碳酸溶液性质不稳定，震动后产生大量二氧化碳，二氧化碳从气压腔3内沿气管11被压力压入气囊9内，使得气囊9开始膨胀，膨胀的气囊9在限位管10的限制下向上扩张，则使得金属片13向上移动，金属片13向上移动接触到电极片521和导电片15时，则回路“蓄电池8—正极导线6—固线柱511—正接线柱51—声光报警器5—负接线柱52—电极片521—金属片13—导电片15—导电柱14—负极导线7—蓄电池8”导通，声光报警器5开始报警，提醒周围人群注意余震。
实施例二：
参照图4，一种低耗能气压式余震检测装置，其与实施例一基本一致，区别在于：
所述溶液12为蒸馏水，蒸馏水与一些金属氧化物反应产生气体使气囊9膨胀；
所述气囊9内插设安装有芯管16，所述芯管16的管壁上开设有多个气孔17，所述芯管16内从上到下依次交错安装有多个弹簧18和多个空心球19，所述空心球19内填充有粉末，所述空心球19的球壁上开设有多个微孔；
粉末优选过氧化钠金属氧化物粉末，当余震初发时，微小的震动传递至箱体2上，则箱体2内通过气管11固定的气囊9震动，使得气囊9内的芯管16发生微小震动，芯管16发生微小震动使得芯管16内的多个空心球19震动，由于多个空心球19与多个弹簧18较多安装，使得震动的空心球19被弹簧18的压缩和复位状态不断放大震动幅度和频率，即将余震初期微小震动快速转换为频率较高、幅度较大的震动，使得空心球19内的过氧化钠粉末不断从微孔抖落，然后从芯管16的下端落到气管11内并落在气压腔3内的蒸馏水中，过氧化钠粉末与水反应产生快速产生大量氧气，氧气通过气管11进入芯管16内并通过芯管16管壁上的气孔17进入气囊9内，使得气囊9快速膨胀，增加检测的灵敏度和警示的速度。
本实施例中，当余震初发时，余震震动幅度较小，其震感并不明显，微小的震动传递至箱体2上使得箱体2发生微小的震动，则通过气管11与箱体2固定连接的气囊9发生微小震动，则气囊9内的芯管16发生微小震动，则芯管16内的多个空心球19开始震动，由于多个空心球19与多个弹簧18交错连接安装，则持续轻微震动的多个空心球19在多个弹簧18的拉伸和收缩的作用下转换为幅度较大、频率较高的震动，即将余震初期微小震动快速转换为频率较高、幅度较大的震动，增加检测的灵敏度，快速震动的空心球19使其内部的过氧化钠粉末不断从微孔抖落，然后从芯管16的下端落到气管11内并落在气压腔3内的蒸馏水中，过氧化钠粉末与水反应产生快速产生大量氧气，氧气通过气管11进入芯管16内并通过芯管16管壁上的气孔17进入气囊9内，使得气囊9快速膨胀，膨胀的气囊9在限位管10的限制下向上扩张，则使得金属片13向上移动，金属片13向上移动接触到电极片521和导电片15时，则回路“蓄电池8—正极导线6—固线柱511—正接线柱51—声光报警器5—负接线柱52—电极片521—金属片13—导电片15—导电柱14—负极导线7—蓄电池8”导通，声光报警器5开始报警，过氧化钠与蒸馏水的快速反应以及产生大量氧气增加气囊9膨胀的速度，即增加装置报警的速度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低耗能气压式余震检测装置，包括安装底座(1)，其特征在于，所述安装底座(1)上固定安装有箱体(2)，所述箱体(2)内分为气压腔(3)和检测腔(4)，所述气压腔(3)内注有溶液(12)，所述检测腔(4)的内底壁上固定插设有气管(11)，所述气管(11)上安装有气囊(9)，所述气囊(9)的上端固定安装有金属片(13)，所述箱体(2)的上端安装有声光报警器(5)，所述声光报警器(5)包括正接线柱(51)和负接线柱(52)，所述正接线柱(51)和负接线柱(52)的下端均延伸至检测腔(4)内并分别安装有固线柱(511)和电极片(521)，所述检测腔(4)的内顶壁上固定安装有导电柱(14)，所述导电柱(14)的下端固定安装有导电片(15)，所述检测腔(4)的内底壁上固定安装有限位管(10)，所述检测腔(4)的内底壁上固定安装有蓄电池(8)，所述蓄电池(8)上安装有正极导线(6)和负极导线(7)，且正极导线(6)电性连接固线柱(511)，且负极导线(7)电性连接导电柱(14)，所述气囊(9)置于限位管(10)内，所述电极片(521)和导电片(15)均位于限位管(10)的正上方，且电极片(521)和导电片(15)面积之和小于金属片(13)的面积，所述气囊(9)内插设安装有芯管(16)，所述芯管(16)的管壁上开设有多个气孔(17)，所述芯管(16)内从上到下依次交错安装有多个弹簧(18)和多个空心球(19)，所述空心球(19)内填充有粉末。
2.根据权利要求1所述的一种低耗能气压式余震检测装置，其特征在于，所述溶液(12)为饱和碳酸溶液或蒸馏水。
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