CN115143900A - 一种跨断层水平切向形变观测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种跨断层水平切向形变观测装置，包括：发射端、接收端及两端之间的光路保护管。所述发射端包括：激光准直镜，用于产生激光；及安装于所述激光准直镜出光方向上的狭缝调节器，用于将激光转化为垂直的狭缝激光束光，以所述狭缝激光束光为观测基准。所述接收端包括：CCD接收装置，构造为用于接收所述狭缝激光束光并测量所述狭缝激光束光的光点变化，从而获得对应的发射端和接收端之间的水平切向形变变化。所述光路保护管用于保护述狭缝激光束光在发射端与接收端之间形成的光路。本发明以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作为位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，保证仪器的长期稳定性指标。

Description

一种跨断层水平切向形变观测装置

技术领域

本发明涉及机械结构以及地球物理与大地观测领域，是一种地壳结构、基础与建筑物水平变形观测的新型专用测量仪器，尤其涉及一种跨断层水平切向形变观测装置。

背景技术

断层形变是地壳变形的一种基本表现形式，是与构造地质学、地震学以及地球动力学等一系列理论问题有关的重要地质现象。断层形变与地震危险区划、地震预报、工程场地及边坡稳定性监测等许多实际问题有着密切的联系。

上世纪六十年代初，我国首次在新丰江水库采用短基线、短水准测量方法进行定点跨断层测量，为研究地震孕育过程的水平应变的变化规律提供数据。八十年代末引进全球定位系统GPS技术，当监测网跨越断层时从断层两侧监测点的观测值提取断层形变信息。连续观测断层形变的仪器观测的分量包括观测垂直于断层走向对的法向水平形变分量、平行于断层走向的切向水平形变分量及垂直形变分量共三类分量。在传感器上分为纯机械式传感器和模拟量电学式传感器。传感器一般都采用接触式测量，并且电学式传感器存在电学漂移的问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的缺陷，提出了一种跨断层水平切向形变观测装置。

本发明的一种跨断层水平切向形变观测装置，包括：发射端、接收端及两端之间的光路保护管，

所述发射端包括：激光准直镜，用于产生激光；及安装于所述激光准直镜出光方向上的狭缝调节器，用于将所述激光准直镜产生的激光转化为垂直的狭缝激光束光，以所述狭缝激光束光为观测基准，

所述接收端包括：CCD接收装置，构造为用于接收所述狭缝激光束光并测量所述狭缝激光束光的光点变化，从而获得对应的所述发射端和所述接收端之间的水平切向形变变化，

所述光路保护管用于保护述狭缝激光束光在所述发射端与所述接收端之间形成的光路。

优选地，所述发射端还包括发射端安装底板和发射端机墩，所述发射端安装底板通过预埋螺杆和预埋底板固定在所述发射端机墩上，从而通过所述预埋螺杆上的螺母对所述发射端安装底板进行水平状态调整和高程调整。

优选地，所述发射端还包括光源支架和旋转平台，所述旋转平台固定在所述发射端安装底板上，所述光源支架固定在所述旋转平台上，所述激光准直镜通过光源锁紧套筒安装在所述光源支架上。

优选地，所述旋转平台还具有调节旋钮，通过转动所述调节旋钮使所述旋转平台在水平面内进行旋转运动实现对所述激光准直镜在水平面内发射方向的调整。

优选地，所述发射端还包括发射端机箱，设置于所述发射端安装底板上，用于保护所述发射端安装底板上的仪器部件。

优选地，所述接收端还包括接收端安装底板、接收端机墩、标定平移台和步进电机，所述接收端安装底板固定在所述接收端机墩上，所述标定平移台设置于所述步进电机上，所述步进电机固定于所述接收端安装底板上，所述步进电机通过高精度螺杆驱动标定平移台的活动平台进行水平移动，从而实现对仪器的标定。

优选地，所述CCD接收装置包括CCD传感器、CCD电路板以及直角板，所述CCD传感器嵌入在所述CCD电路板上，所述CCD电路板固定在所述直角板的竖直板的一面。

优选地，所述直角板的水平板与立柱连接，所述立柱固定在标定平移台上，所述立柱还设有升降调节钮，用于对所述CCD接收装置进行高程调整。

优选地，所述CCD电路板上设有发热元件 。

优选地，所述接收端还包括接收端机箱，设置于所述接收端安装底板上，用于保护所述接收端安装底板上的仪器部件。

本发明具有如下有益效果：

本发明的跨断层水平切向形变观测装置，以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作为位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，保证仪器的长期稳定性指标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例的跨断层水平形变观测装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图对本发明的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本发明的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本发明专利的发明内容，并非对对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该等实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本发明的技术构思和发明内容并且显而易见的变化或变动也在本发明的保护范围之内。

本发明的一种跨断层水平切向形变观测装置，在一条正交于断层走向的测线上布置该观测装置，采用激光准直观测原理，以激光束作为观测基准，被测参考点之间的发生水平切向形变变化，激光束打到智能化线阵CCD位移传感器的位置信息也随之变化，通过微处理位置信息的变化量后输出对应的水平切向形变变化。

如图1所示，本发明优选实施例的一种跨断层水平切向形变观测装置，包括：发射端、接收端及两端之间的光路保护管15。所述发射端与接收端作为被测参考点。

在每个优选实施例中，所述发射端包括：激光准直镜7，用于产生激光；及安装于所述激光准直镜7的出光方向上的狭缝调节器10，用于将所述激光准直镜7产生的激光转化为垂直的狭缝激光束光，以所述狭缝激光束光为观测基准。这里，垂直的狭缝激光束光是指该狭缝激光束光垂直于水平面。

在每个优选实施例中，所述发射端还包括发射端安装底板14和发射端机墩1，所述发射端安装底板14通过预埋螺杆3和预埋底板2固定在所述发射端机墩1上，从而通过所述预埋螺杆3上的螺母（未图示）对所述发射端安装底板14进行水平状态调整和高程调整。

在每个优选实施例中，所述发射端还包括光源支架6和旋转平台5，所述旋转平台5固定在所述发射端安装底板14上，所述光源支架6固定在所述旋转平台5上，所述激光准直镜7通过光源锁紧套筒9安装在所述光源支架6上，从而对激光准直镜7起到支持作用。此外，激光器电源4也固定在所述发射端安装底板14上。

在每个优选实施例中，所述旋转平台5还具有调节旋钮11，通过转动所述调节旋钮11使所述旋转平台5在水平面内进行旋转运动，从而实现对所述激光准直镜7在水平面内发射方向的调整。

在每个优选实施例中，所述发射端还包括发射端机箱8，设置于所述发射端安装底板14上，用于保护所述发射端安装底板14上的仪器部件。优选地，所述发射端机箱8上还设置有发射端电源线接口12以及发射端通讯线接口13。

在每个优选实施例中，所述接收端包括：CCD接收装置，构造为用于接收所述发射端发出的狭缝激光束光并测量所述狭缝激光束光的光点变化，从而获得对应的所述发射端和所述接收端之间的水平切向形变变化。

在每个优选实施例中，所述接收端还包括接收端安装底板32、接收端机墩33、标定平移台20和步进电机19，所述接收端安装底板32固定在所述接收端机墩33上，所述标定平移台20设置于所述步进电机19上，所述步进电机19固定于所述接收端安装底板32上，所述步进电机19通过高精度螺杆（未图示）驱动标定平移台20的活动平台进行水平移动，从而实现对观测装置的灵敏度和线性度进行现场标定。此外，接收端还包括步进电机驱动器29和步进电机电源30，均固定在接收端安装底板30上。

在每个优选实施例中，所述CCD接收装置包括CCD传感器22、CCD电路板23以及直角板26，所述CCD传感器22嵌入在所述CCD电路板23上，所述CCD电路板23固定在所述直角板26的竖直板的一面。如图1所示，所述直角板26的竖直板的一面正对所述发射端，从而CCD传感器22能够接收来自发射端的所述狭缝激光束光。优选地，该安装CCD传感器22的一面还安装有遮光罩21，遮光罩21的作用是防止环境光照影响狭缝激光束光照射在CCD上的光点的位置。更优选地，所述CCD电路板23上设有发热元件。所述发热元件优选地为PTC陶瓷发热元件。所述发热元件的作用是防止CCD镜面因环境潮湿和温度变化结露，影响测量。

优选地，所述直角板26的竖直板的另一面（与CCD电路板 23所在面相反的面）还固定有电源电路板24以及安装有电路板保护罩25。直角板26及其竖直板两面的部件共同构成了所述CCD接收装置。

在每个优选实施例中，所述直角板26的水平板与立柱27连接，所述立柱27固定在标定平移台20上，从而实现对 CCD接收装置的支持。优选地，所述立柱27还设有升降调节钮28，用于对所述CCD接收装置进行高程调整。

在每个优选实施例中，所述接收端还包括接收端机箱31，设置于所述接收端安装底板32上，用于保护所述接收端安装底板32上的仪器部件。优选地，所述接收端机箱31上还设置有接收端电源线接口17以及接收端通讯线接口18。

在每个优选实施例中，所述光路保护管15用于保护述狭缝激光束光在所述发射端与所述接收端之间形成的光路。优选地，所述光路保护管15的一端固定于发射端机箱8，另一端固定于接收端机箱31。更优选地，在所述光路保护管15的不同位置设有光路保护管托架16，以对光路保护管15进行支撑。

下面对根据本发明优选实施例的跨断层水平形变观测装置的测量原理进行说明。本发明采用激光准直观测原理，所述的激光准直镜7发射激光，其出光方向上安装有狭缝调节器10，将激光准直镜7发射激光转化为狭缝激光束光，以激光束作为观测基准。

当发射端与接收端之间发生微量切向错动变化（即发射端与接收端之间在与激光束方向垂直的方向上发生错动），激光束打到接收端CCD传感器22上光点的位置信息也随之变化，光点的位置变化由接收端的CCD接收装置中的CCD传感器（智能化线阵CCD位移传感器）微处理后输出对应的水平切向形变变化，从而能够实现跨断层水平切向形变观测。

本发明优选实施例的一种跨断层水平切向形变观测装置，该观测装置被布置于一条正交于断层走向的测线上，采用激光准直观测原理，以激光束作为观测基准，观测被测参考点之间的发生水平切向形变变化。本发明以CCD器件为核心的光电一体化智能型位移传感器作为位移检测单元，无电学漂移问题，可靠性强，实现真正的非接触式测量，保证仪器的长期稳定性指标。

显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围。

Claims (10)

1.一种跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，包括：发射端、接收端及两端之间的光路保护管，

所述发射端包括：激光准直镜，用于产生激光；及安装于所述激光准直镜出光方向上的狭缝调节器，用于将所述激光准直镜产生的激光转化为垂直的狭缝激光束光，以所述狭缝激光束光为观测基准，

所述接收端包括：CCD接收装置，构造为用于接收所述狭缝激光束光并测量所述狭缝激光束光的光点变化，从而获得对应的所述发射端和所述接收端之间的水平切向形变变化，

所述光路保护管用于保护述狭缝激光束光在所述发射端与所述接收端之间形成的光路。

2.根据权利要求1所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述发射端还包括发射端安装底板和发射端机墩，所述发射端安装底板通过预埋螺杆和预埋底板固定在所述发射端机墩上，从而通过所述预埋螺杆上的螺母对所述发射端安装底板进行水平状态调整和高程调整。

3.根据权利要求2所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述发射端还包括光源支架和旋转平台，所述旋转平台固定在所述发射端安装底板上，所述光源支架固定在所述旋转平台上，所述激光准直镜通过光源锁紧套筒安装在所述光源支架上。

4.根据权利要求3所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述旋转平台还具有调节旋钮，通过转动所述调节旋钮使所述旋转平台在水平面内进行旋转运动实现对所述激光准直镜在水平面内发射方向的调整。

5.根据权利要求4所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述发射端还包括发射端机箱，设置于所述发射端安装底板上，用于保护所述发射端安装底板上的仪器部件。

6.根据权利要求5所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述接收端还包括接收端安装底板、接收端机墩、标定平移台和步进电机，所述接收端安装底板固定在所述接收端机墩上，所述标定平移台设置于所述步进电机上，所述步进电机固定于所述接收端安装底板上，所述步进电机通过高精度螺杆驱动标定平移台的活动平台进行水平移动，从而实现对仪器的标定。

7.根据权利要求6所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述CCD接收装置包括CCD传感器、CCD电路板以及直角板，所述CCD传感器嵌入在所述CCD电路板上，所述CCD电路板固定在所述直角板的竖直板的一面。

8.根据权利要求7所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述直角板的水平板与立柱连接，所述立柱固定在标定平移台上，所述立柱还设有升降调节钮，用于对所述CCD接收装置进行高程调整。

9.根据权利要求8所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述CCD电路板上设有发热元件 。

10.根据权利要求9所述的跨断层水平切向形变观测装置，其特征在于，所述接收端还包括接收端机箱，设置于所述接收端安装底板上，用于保护所述接收端安装底板上的仪器部件。

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