[发明专利]多分量钻孔应变仪

说明书

技术领域

本发明公开了一种多分量钻孔应变仪，属于地学观测技术领域，用于监测地壳内部应力应变场的动态变化，为地球动力学研究和地震监测预测提供科学观测数据。

背景技术

自上世纪70年代起，多分量钻孔应变观测一直是地学界关注的焦点，地学科技工作者倾注极大精力开展钻孔应变仪的研发，先后开发了多种分量钻孔应变仪，典型仪器如美国的Sacks、澳大利亚的Gladwin、中国的RZB型分量钻孔应变仪等，取得了重要的科学观测数据。但现有仪器由于技术原因，调试生产困难、使用复杂、互换性差、缺乏合理标定等，限制了实际推广应用，不能很好的满足实际的需要。本发明解决了现有钻孔应变观测技术的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的多分量钻孔应变仪。本发明仪器实现了仪器的模块化加工、组装，降低了生产难度，提高了互换性；实现了仪器的绝对位移标定，提高了观测数据的可靠性；实现了观测分量后置定向功能，简化了仪器结构，方便了仪器安装；更适于观测台网数据的联合分析。

为实现本发明的目的采取了如下技术方案：

制一种多分量钻孔应变仪，这种多分量钻孔应变仪包括井下探头和地面主机，探头包括应力应变感知机构、微位移测量机构、位移标定机构和后置定向机构。

本发明所述的应力应变感知机构包括底座(1)、顶盖套(3)、顶盖(16)和外套筒(2)，外套筒(2)通过激光焊接与底座(1)和顶盖(16)实现密闭联接，形成感知外部应力应变变化的腔体；顶盖套(3)通过螺栓与顶盖(16)联接，并用密封胶密封。

本发明所述的微位移测量机构包括传感器组件(9、10、11、12)、A／D电路板(14)和定向／标定控制电路板(15)。传感器组件包括：传感器支座(19)、传感导向座(20)、长扣板(21)、电容／电压转换电路板(22)、短扣板(23)、标定电机(24)、丝杠(25)、丝杠滑块(26)、差动电容位移传感器(27)；在传感器支座上有定向联接螺孔，可按一定角度将多个微位移测量机构固定在一起，实现多分量测量；标定电机(24)、丝杠(25)、丝杠滑块(26)、差动电容位移传感器(27)在传感导向座(20)的导向槽内成线性排列，在定向／标定控制电路板(15)控制下实现四部分的无缝对接，以及两侧外端与外套筒(2)的无间隙对接，从而实现对外套筒(2)径向变化的测量。

本发明所述的位移标定机构包括标定电机(24)、丝杠(25)、丝杠滑块(26)和在定向／标定控制电路板(15)，在前述微位移测量机构处于测量状态时，在标定控制电路控制下，丝杠滑块(26)可以按要求输出纳米级到微米级的定量微位移信号，施加在差动电容位移传感器(27)的动极板上，实现对仪器的位移标定。

本发明所述的后置定向机构包括：底座(1)、定向支套(6)、定向电机(7)、过渡支架(8)、过度接盘(13)、滑环(17)、驱动滑块(18)和定向／标定控制电路板(15)。滑环(17)套在底座(1)的环形滑槽内，通过螺栓和定向支套(6)联接；定向电机(7)倒置固定在定向支套(6)上，驱动滑块(18)固定在定向电机(7)的输出轴上，并置于底座(1)的顶部滑槽内；过渡支架(8)和定向支套(6)、传感器组件(9)通过螺栓联接；过度接盘(13)和传感器组件(12)、定向／标定控制电路板(15)通过螺栓联接；定向控制电路带有电子罗盘，可以测定计算传感器组件(9)测量方向与地理北的夹角，通过控制定向电机(7)，可以使传感器组件(9)测量方向与地理北重合，实现测量方位定向。

本发明所述的地面主机(5)，通过电缆(4)负责对井下探头的供电、控制管理、测量数据接收存储，以及与台网中心的通信联络管理。

附图说明

图1本发明的外观结构示意图；

图2井下探头内部结构示意图1；

图3井下探头内部结构示意图2；

图4传感器组件结构示意图1；

图5传感器组件结构示意图2。

图中：1-底座，2-外套筒，3-顶盖套，4-电缆，5-地面主机，6-定向支套，7-定向电机，8-过渡支架，9-传感器组件1，10-传感器组件2，11-传感器组件3，12-传感器组件4，13-过度接盘，14-A／D电路板，15-定向／标定控制电路板，16-顶盖，17-滑环，18-驱动滑块，19-传感器支座，20-传感导向座，21-长扣板，22-电容／电压转换电路板，23-短扣板，24-标定电机，25-丝杠，26-丝杠滑块，27-差动电容位移传感器。

具体实施方式