[实用新型]力平衡反馈宽频带地震计

说明书

技术领域

本实用新型涉及地震监测领域，尤其涉及到用于宽频带地震观测的地震计。

背景技术

地震计是用于观测地面振动的设备，地震波的宽频谱其频率可以从几十赫兹直到固体潮汐频段。早期的纯机械式地震仪由于受到尺寸和自振周期的限制，频带没办法做宽，而且由于是开环系统，只能做到较小的动态范围。

随着地震观测技术的发展，特别是电子反馈技术被引入到地震仪的设计中，地震仪的发展获得了质的飞跃。现代的地震仪大多数都是机电一体化系统，实现了对地震波的宽频带、大动态范围、高灵敏度、以及数字化的观测。

现有的宽频带反馈式地震计的机械结构如下：三个分向的摆系UD、EW、NS安装在仪器底座上，上电路主板和下电路主板由三个支撑杆固定在仪器底座上，下电路主板上包含有信号拾取电路、反馈电路等，上电路主板上设置有电机调零电路等，三个分向各有一个精密马达供电子调零时使用。

现有的宽频带反馈式地震计的缺陷在于：所述信号拾取电路采用动圈换能技术，因为动圈换能越往低频段灵敏度越低，其频带向低频扩展比较困难；而把摆体部分的自振周期做长又会出现地震计尺寸过大和系统不稳定等问题。此外，可动线圈对电磁噪声非常敏感，造成此类地震计的动态范围也无法做到很高。所以，动圈换能反馈式地震计在低频端的频带扩展能力有限。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种宽频带、低噪声、大动态范围、高灵敏度的通用型地震计，使用方便，维护简单，长期运行可靠，适合于数字化地震观测台网所用。实现上述目的的技术方案如下：

一种力平衡反馈宽频带地震计，包含信号拾取电路、反馈电路及电机调零电路；其特征在于：所述信号拾取电路中的换能电路为差分电容换能电路，其包括：高频信号发生器、高频变压器、三极板电容器、前置放大器及同步检波器；三极板电容器的上下两极板固定，中间极板可动并与地震计的摆系相连；高频信号发生器产生的稳幅振荡信号经高频变压器成为两个幅度相同、方向相反的正弦波信号分别施加到电容器的上下极板；前置放大器输入端接中间极板输出端接同步检波器；同步检波器对放大后的信号进行解调，得到中间极板运动时的实际波形。

所述反馈电路包括反馈网络及电磁换能器，反馈网络有三条支路构成，分别是比例、微分和积分反馈，反馈信号经过这三条反馈支路后形成反馈电流流入电磁换能器；电磁换能器将反馈电流转变为电磁力，作用于地震计的相应摆系。

所述电机调零电路包括数据采集器、电阻网络、微处理器、马达驱动电路、马达、串口输出模块及切换电路，切换电路接收微处理器的控制信号，对所述反馈网络中的积分反馈支路进行启闭控制。

本实用新型采用精密差分电容位移换能技术，并结合传统响应反馈电路，实现信号拾取，其有益效果在于：(1)实现了地震计的宽频带观测；(2)实现了地震计的大动态范围观测；(3)高输出灵敏度；(4)电子调零：无需开盖手动调零，内置精密马达，程控自动调零；(5)低功耗。

附图说明

图1为实施例提供的反馈地震计的信号拾取电路及反馈电路的原理框图。

图2为实施例提供的差分电容换能电路的原理框图。

图3为实施例提供的电机调零电路的原理框图。

具体实施方式

本实施例提供的力平衡反馈宽频带地震计，其电路部分主要包括信号拾取电路、反馈电路及电机调零电路，下面结合附图进行详细说明。

如图1所示，信号拾取电路包括：电容换能电路、相位调整电路、滤波器及差分输出电路。其工作原理是：地动信号发生时，摆系在惯性力的作用下偏离平衡位置，经电容换能电路转换为电压信号；电压信号经过相位调整(防止自激)后，进入反馈电路和滤波器；滤波器进而连接差分输出电路。