[实用新型]一种用于钻孔应变仪的位移传感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻孔应变测量技术领域，更具体的说是涉及一种用于钻孔应变仪的位移传感装置。

背景技术

在地球物理观测中，需要对地壳的微小变形、倾斜与振动等进行长期、连续的精密观测，特别是在相关地震前兆的观测与研究工作中，通常要在建立的观测站进行数年、甚至数十年连续的精密测量，才有可能发现一些与构造活动以及地震孕育有关的规律性的现象。在观测站仪器的长期工作中，不可避免地会发生元件性能老化，故障，甚至损坏等问题出现，在进行必要的维修后，应在原地对仪器做基本性能的标定，以重新确定检测对象的变化与输出数据变化之间的定量关系。这样，才能保证所获得数据的连续性和准确性，才能为科学研究提供翔实的资料。

比如地震仪，记录地震波的仪器称为地震仪(seismograph)，它能客观而及时地将地面的振动记录下来。其基本原理是利用一件悬挂的重物的惯性，地震发生时地面振动而它保持不动。由地震仪记录下来的震动是一条具有不同起伏幅度的曲线，称为地震波。为记录这种地面振动，在高倍率或高灵敏度地震仪中，通常利用换能器(动圈式、电容式、磁阻式等)将机械量转换成电量，在用电子放大器放大后进行记录。目前，在中国的基准地震台上，广泛使用带动圈换能器的摆式地震仪。一个装在摆上的线圈，可在与机架(固定于地面)相连结的磁系统所形成的气隙磁场内运动，产生的电动势，输入电子放大器内进行放大，以便进行记录。所记录的地震波形曲线与地震引起地面振动的振幅相应，它标志着地震的强烈程度，我们可以由此计算出地震震级。从地震波可以清楚地辨别出各类震波的效应。纵波与横波到达同一地震台的时间差，即时差与震中离地震台的距离成正比，离震中越远，时差越大。由此规律即可求出震中离地震台的距离，即震中距。

地震仪在观测台站长期、连续工作中，因为换能器性能的退化，与电子放大器的参数变化，或者因器件损坏而更换元件，都会引起仪器技术指标发生变化，这可能造成记录的地震波形不能真实地反映地震引起的地面振动的振幅特性，使得地震震级和震中距计算不准确，导致错误的结果。为了防止这类问题出现，对仪器性能进行定期标定就是十分必要的。地震仪的标定是通过装在摆上的标定线圈实现的，向标定线圈输入一个设定的激励电流，地震仪就会记录到一个相应的标定输出信号，分析该标定信号幅度及波形的特征，我们就能够知道地震仪的性能指标是否发生了变化。

再比如形变测量仪器，伸缩仪是精密测量地壳岩体两点间水平距离相对变化的仪器，适用于观测地壳应变和固体潮水平分量的连续变化，可为研究地震的孕育过程，为地球弹性特性研究提供重要数据。标定则是为了确定伸缩仪的输出量与相应的待测量的关系。一般，伸缩仪设有标定装置，它可以产生一个标准的或者已知的位移来确定仪器的格值，所以，通常称作“格值标定”。

早期伸缩仪的标定装置采用水银胀盒，水银胀盒连着一个水银储存池，将储存池升高到一个确定的位置，水银胀盒会在压张方向产生一个已知的位移，用以确定仪器的格值。发明专利CN1278603(2001.01.03公布)公开了一种短基线伸缩仪设计，为了解决现有技术中存在的基线长，水银胀盒容易炸裂及带来的汞泄漏等问题，该发明除了选用铟钢棒作为基线，并垂直自由悬挂，及选用了电涡流传感器外，标定器采用斜楔块位移传感原理构成一种精密超微量位移标定平台，解决了上述问题。近来，还有采用压电陶瓷材料来做标定器的。总之，在地球物理观测中，标定技术一直是伴随着相关观测仪器的进步向前发展的。

钻孔应变观测是将应变仪安装在深钻孔中进行测量的，井下测量系统由于传感测量单元安装在深井底部，可以显著减弱地表岩石风化与地形的影响，人类活动、降雨以及雷电等干扰因素均受到很好的屏蔽，有利于获得高精度的测量结果。发展深井地壳变形观测技术不但是解决大、中型城市“地震监测盲区”问题的有效措施之一，也是获得高质量的地壳应力场动态变化观测数据的主要方法，这些基础数据对认识地震发生过程具有重要意义。