CN1804661A - 差分式短基线伸缩仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差分式短基线伸缩仪，涉及一种地学观测技术领域中的伸缩仪。本发明或为自由差分式短基线伸缩仪，或为固定差分式短基线伸缩仪。自由差分式短基线伸缩仪的结构是：基线1的两端均为测量端B，分别由两个悬吊系统2托起，垂直自由悬吊；两个测量端B均分别设置有传感器3和标定装置5；两个标定装置5均分别安装在两个第2基墩b上，两个传感器3分别和两个前置放大器5连接，两个标定装置5、两个前置放大器4均分别和一个记录与控制器5连接，所得测量结果为两测量端B的测量值之和。本发明能有效地提高仪器的抗干扰能力，可进一步缩短基线的长度，从而降低山洞改造的成本；能广泛应用于全国前兆数字台网的改造和建设。

Description

差分式短基线伸缩仪
技术领域
本发明涉及一种地学观测技术领域中的伸缩仪，具体地说，涉及一种差分式短基线伸缩仪。
背景技术
中国地震局地震研究所的一项发明专利“一种短基线伸缩仪”(申请日：1999年8月31日；专利号：99116620.5；第一发明人：吕宠吾。)，选用特种铟钢棒作为基线，并垂直自由悬挂，选用电涡流传感器或差动变压器作为传感器，标定器采用斜楔位移传感原理构成的精密超微量位移标定平台。
具体地说，如图1，“一种短基线伸缩仪”即一种常规单端式短基线伸缩仪，由基线1、悬吊系统2、传感器3、前置放大器4、标定装置5、记录与控制器6组成；基线1的固定端A固定在第1基墩a上，其靠近测量端B处由悬吊系统2托起，垂直自由悬吊；基线1的测量端B分别设置有传感器3和标定装置5；标定装置5安装在第2基墩b上，传感器3和前置放大器4连接，标定装置4、前置放大器5均分别和记录与控制器6连接。
当硐体发生固体潮应变时，则基线1的测量端B发生位移，通过传感器3、前置放大器4检测后再经过记录与控制器6而显示出来。
该伸缩仪灵敏度达到10-11量级，自动化程度高，广泛应用于全国前兆数字台网的改造和建设。
但是，由于测量时仪器受地脉动和其他干扰的影响，以致使观测记录精度受到一定的制约。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题和不足，提供一种差分式短基线伸缩仪。该伸缩仪能有效地提高整机的抗干扰能力，进一步缩短基线的长度，保证硐体应变观测的质量，降低山洞改造成本，扩大台网观测站点，具有很大的经济和社会效益。
本发明的目的是这样实现的：采用差分式结构。
差分式结构将有效地消除或减小来自同一干扰噪声源的影响，从而提高测量的精度。
如图2，本发明由基线1、悬吊系统2、传感器3、前置放大器4、标定装置5、记录与控制器6组成；基线1的两端均为测量端B，分别由两个悬吊系统2托起，垂直自由悬吊；两个测量端B均分别设置有传感器3和标定装置5；两个标定装置5均分别安装在两个第2基墩b上，两个传感器3分别和两个前置放大器4连接，两个标定装置5、两个前置放大器4均分别和一个记录与控制器5连接。
本发明的工作原理是：和常规单端式短基线伸缩仪的工作原理一样，当硐体发生固体潮应变时，则基线1的两个测量端B发生位移，分别通过两个传感器3和两个前置放大器4检测后再经过一个记录与控制器6而显示出来，即所得测量结果为两个测量端B的测量值之和。
本发明具有下列优点和积极效果：
1、由于是差分式结构，能有效地提高仪器的抗干扰能力，消除环境条件等对记录结果的影响，提高观测资料的精度；
2、由于可进一步缩短基线的长度，从而降低山洞改造的成本，扩大台网观测站点，具有很大的经济和社会效益。
总之，本发明性能价格比高，可广泛应用于全国前兆数字台网的改造和建设。
附图说明
图1-常规单端式短基线伸缩仪结构图；
图2-自由差分式短基线伸缩仪结构图；
图3-固定差分式短基线伸缩仪结构图；
图4-本发明安装在辽宁省朝阳地震台记录到的固体潮曲线图之一；
图5-本发明安装在辽宁省朝阳地震台记录到的固体潮曲线图之二。
其中：
1-基线；           2-悬吊系统；            3-传感器；
4-前置放大器；     5-标定装置；            6-记录与控制器。
A-固定端； B-测量端； a-第1基墩； b-第2基墩。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明：
一、实施例
1、自由差分式短基线伸缩仪
如图2所示结构。
2、固定差分式短基线伸缩仪
在如图2所示的自由差分式短基线伸缩仪结构的基础上，在基线1的中部设置有固定端A，由第1基墩a支撑，即得一种固定差分式短基线伸缩仪结构，如图3。
自由差分式和固定差分式比较：
自由差分式其优点在于相同基线长度的情况下，测量幅度为固定差分式的两倍，也相当于两个单端伸缩仪的两倍，提高了记录幅度，减小了干扰噪声。但对两端的传感器灵敏度的一致性要求较高。
固定差分式结构对两端传感器可不要求一致，它相当于两个方向相反的单端式伸缩仪。由于设置有固定端A，因此使整机不易受地脉动的影响；但其有效观测基线的长度为自由差分式的一半。
3、传感器
要求非接触式、低噪声、高灵敏度(高于50mV/μm)的传感器。
用于自由差分式结构的两传感器灵敏度误差不得超过1％。
用于固定差分式结构的传感器，可分别由两端不同的格值转换后再求和。
4、记录与控制器
能将自由差分式伸缩仪的两端数字记录进行求和，不使用模拟放大器，以减小模拟电路自身的噪声；对于固定差分式伸缩仪，先转换成各自观测量后再进行求和计算。
二、实验结果
本发明安装在辽宁省朝阳地震台，经实验，记录到清晰的固体潮曲线。
如图4所示的三条曲线中，上、中曲线为单端记录曲线，其形态粗糙，表现出较大的噪声；下曲线为差分记录曲线，其形态光滑，表现出极小的噪声。
如图5所示的四条曲线中，为不同日期的差分整点值记录曲线，其形态光滑，表现出极小的噪声。
由此可见，本发明有效地消除了噪声，提高了观测资料的精度。

Claims (3)

1、一种差分式短基线伸缩仪，其特征在于：
或为自由差分式短基线伸缩仪，或为固定差分式短基线伸缩仪。
2、按权利要求1所述的差分式短基线伸缩仪，其特征在于：
自由差分式短基线伸缩仪由基线(1)、悬吊系统(2)、传感器(3)、前置放大器(4)、标定装置(5)、记录与控制器(6)组成；基线(1)的两端均为测量端(B)，分别由两个悬吊系统(2)托起，垂直自由悬吊；两个测量端(B)均分别设置有传感器(3)和标定装置(5)；两个标定装置(5)均分别安装在两个第2基墩(b)上，两个传感器(3)分别和两个前置放大器(4)连接，两个标定装置(5)、两个前置放大器(4)均分别和一个记录与控制器(5)连接，所得测量结果为两测量端(B)的测量值之和。
3、按权利要求1所述的差分式短基线伸缩仪，其特征在于：
固定差分式短基线伸缩仪是在自由差分式短基线伸缩仪结构的基础上，在基线(1)的中部设置有固定端(A)，由第1基墩(a)支撑。
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Assignee: Wuhan earthquake Scientific Instrument Research Institute

Assignor: Earthquake Inst., China Earthquake Bureau

Contract record no.: 2011420000084

Denomination of invention: Differential type short-based extensometer

Granted publication date: 20090429

License type: Exclusive License

Open date: 20060719

Record date: 20110513