[发明专利]长期多参数地震信息连续监测系统及野外布置方法

权利要求书

1.一种长期多参数地震信息连续监测系统，其包括野外监测系统、供电系统、避雷系统、信息传输系统和室内终端处理系统，其特征在于：

所述野外监测系统包括重力系数异常监测仪、地磁场异常监测仪、磁偏角异常监测仪、次声波监测仪、八方向地应力异常监测仪、地下电阻率监测仪、地下水位监测仪、地温梯度监测仪、地质体位移北斗卫星定位仪以及两类平衡电桥，各仪器分别监测重力系数、地磁场、磁偏角、次声波、地应力、地下电阻率、地下水位、地温梯度和地质体位移参数的变化；所述重力系数异常监测仪包括重力异常测量电容和第一平衡电桥，第一平衡电桥包括第一电阻、第二电阻、第一可变电容、第一电子电压计、第一测量电容和电源，调整第一可变电容，使第一平衡电桥平衡；所述地磁场异常监测仪包括地磁场异常测量电容和第二平衡电桥，第二平衡电桥包括第三电阻、第四电阻、第二可变电容、第二电子电压计、电源以及并联连接的第二测量电容和第三测量电容，通过调整第二可变电容，使第二平衡电桥平衡；

所述供电系统能为野外监测系统提供电能，其包括小型太阳能电池板、小型风力发电机、蓄电池和电杆，所述蓄电池能输出不同电压值的直流电和交流电，以实现野外环境下电力的自我保障；

所述避雷系统包括避雷器和避雷针双重保护，防止野外监测系统被雷击；

所述信息传输系统包括A/D转换器、无线发射装置、无线传输天线和室内无线信号接收装置；通过信号的A/D转换、无线网桥通信和互联网，将野外各个监测仪采集到的地球物理参数实时传输至室内无线信号接收装置；

所述室内终端处理系统包括电脑处理终端、接收软件和处理软件，实时接收无线接收装置传输过来的地球物理参数，并储存、处理和显示数据，绘制连续变化曲线；

所述重力系数异常监测仪、所述地磁场异常监测仪和所述磁偏角异常监测仪均包括多芯导线、保护箱、导气管、水平仪、蓄电池和信号放大器，所述保护箱的壁为双层，夹层内有隔音泡沫材料充填，保护箱底板上安装有水平仪，所述导气管为异形塑料管，管内弯曲部位填充小砾石颗粒，以避免外界气流直接冲击监测仪的元器件，所述信号放大器包括两个短电阻、可变电阻、电容、运算放大器和电源，采用反相比例运算电路，放大倍数能在1～20倍之间调节，

所述次声波监测仪中设有滤波降噪器，滤波降噪器包括两个电阻、两个大电容、一个小电容和运算放大器，所述滤波降噪器采用二阶压控低通滤波设计，滤波降噪器能够去除20Hz以上非次声波的噪声信号；系统输出的方程为令解得二阶压控低通滤波器的截止频率为：式中，A_v(s)为s域下的传递函数；s为拉普拉斯变换中的符号，其通式为s＝σ+jω，取s＝jω，则得到傅里叶变换，其中ω＝2π·f，为角频率，f为频率；R为系统的电阻值；C为系统的电容值；为了过滤掉非次声波信号，得到频率低于20Hz的次声波，特设两个电阻的阻值为2KΩ，系统电阻R的值等于两个电阻的阻值2KΩ，系统电容C的值等于两个大电容的电容值4μF；由于系统采用的是单电源供电，输出的正弦信号中带有直流偏置，因此在输出端特设隔直的小电容，其电容值为0.1μF，能够除去直流信号，最后输出交流正弦信号；

所述重力异常测量电容包括重力异常测量电容的下极板、重力异常测量电容的上极板、标准砝码、绝缘支撑架、重力异常测量电容活动的硬质塑料板和重力异常测量电容的支撑弹簧；重力异常测量电容的下极板固定于保护箱的底板上，重力异常测量电容的上极板固定于能上下自由移动的重力异常测量电容活动的硬质塑料板的底面上，重力异常测量电容活动的硬质塑料板两端设有支撑栓，支撑栓插入绝缘支撑架的滑动槽中，支撑栓的下方设有重力异常测量电容的支撑弹簧，重力异常测量电容活动的硬质塑料板的上面设有标准砝码，上下极板均由多芯导线连出，构成测量电容；

所述地磁场异常测量电容包括覆铜膜制成的地磁场测量电容右侧固定的下极板和左侧固定的上极板以及永磁板制成的活动的中间极板；活动的中间极板两端呈对称的矩形，通过横梁连接并放置于中间极板平衡支架上，活动的中间极板呈船桨状，其左端矩形面的上表面、右端矩形面的下表面分别粘贴有覆铜膜，构成跷跷板状的活动极板，活动的中间极板左侧矩形面与地磁场测量电容左侧固定的上极板构成第一个测量电容，活动的中间极板右侧矩形面与地磁场测量电容右侧固定的下极板构成第二个测量电容，四个极板均由芯导线连接引出，构成两个并联的测量电容；沿平衡支架所在平面设有隔板，实现对两个测量电容的分隔，避免两电容之间的干扰；

所述磁偏角异常监测仪还包括磁偏角异常测量电容和第二平衡电桥，所述磁偏角异常测量电容包括永磁板制成的旋转极板、覆铜膜制成的磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板；把永磁板制成两端呈矩形的形状，中间有横梁连接、横梁下面有硬质塑料条辅助支撑，塑料条下面设有小臼，可放置于旋转极板支撑架顶部的支撑针上，旋转极板支撑架固定于保护箱的底板上，使永磁板呈指南针状，能自由灵活地旋转，磁偏角改变时旋转极板能随之转动；永磁板两端的矩形面的一侧分别贴上绝缘膜，再贴上覆铜膜，制成旋转极板；在旋转极板左右两端矩形相平行的两侧分别竖起一个右竖立的硬质塑料板和左竖立的硬质塑料板，并在与旋转极板相对的面上分别粘贴上覆铜膜制成磁偏角异常测量电容右固定极板和左固定极板，四个极板均由多芯导线连出，构成两个并联的测量电容；

所述次声波监测仪包括次声波测量电容、第一平衡电桥、多芯导线、隔声箱、连通管、水平仪、蓄电池和信号放大器；所述次声波测量电容包括振动膜片、次声监测固定极板、次声监测硬质塑料板和固定架；振动膜片固定于隔声箱的中部，其四周紧贴于隔声箱侧壁、密封，将隔声箱的内部分割成上中两个腔室；次声监测固定极板通过次声监测硬质塑料板和硬质塑料板的固定架固定于隔声箱的顶板上；振动膜片和次声监测固定极板均由多芯导线连出，构成一个次声波测量电容；

所述隔声箱呈圆筒状，侧壁为双层，内有夹层，夹层内用隔音泡沫材料充填；隔声箱的顶底皆密封，内部被分隔成上、中、下三个腔室；中腔室与下腔室之间的隔板中心设有进气孔，下腔室侧壁的四周设有八个进气孔；中腔室与上腔室的侧面设有连通管，连通上、中两个腔室，管内填充小砾石颗粒，以减小振动膜片振动的阻尼；

所述地下电阻率监测仪包括两个金属探头、导线、绝缘保护套、电子电压计和信号放大器，所述电源、金属探头、电子电压计与地层介质通过导线构成一个回路，以此测量地下电阻率的变化；

所述地应力异常监测仪包括地应力测量电容、多芯导线、第一平衡电桥、橡胶管、导气管、蓄电池和信号放大器；所述地应力测量电容包括地应力测量电容的右极板、左极板以及地应力监测仪支撑弹簧、钢级外壳左半侧、钢级外壳右半侧；钢级外壳为高强度钢材，其外形呈半圆柱状，内部衬垫有绝缘材料；地应力测量电容的右极板和左极板为大小、形状、材质相同的矩形覆铜板，分别固定于钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的内侧壁上，覆铜板与钢级外壳之间有硬质塑料板衬垫；钢级外壳左半侧和钢级外壳右半侧的四个角有四根地应力监测仪弹簧支撑连接；地应力测量电容的右极板和左极板均由多芯导线连接，组成地应力测量电容；

所述地下水位监测仪包括地下水位测量电容、多芯导线、平衡电桥、地下水位测量电容保护箱、导气管、蓄电池和信号放大器；所述地下水位测量电容包括地下水位监测仪活动的硬质塑料板、地下水位测量电容支撑弹簧、地下水位测量电容的固定极板和活动极板；地下水位测量电容的固定极板和活动极板均为圆形覆铜板，固定极板固定于地下水位测量电容保护箱的底板上，活动极板固定于地下水位监测仪活动的硬质塑料板的底面上，硬质塑料板的边缘处有四个弹簧支撑在保护箱的底板上；

有隔水、耐腐蚀、强度大的纺布把硬质塑料板和保护箱的内壁密封连接，能够保证活动极板自由地上下移动，活动极板活动时密封纺布能灵活地展开、折叠；固定极板和活动极板均由多芯导线连出，构成一个测量电容。