[发明专利]一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置

说明书

本发明公开了一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置，包括：加载框架，用于对垂向钻孔应变仪探头施加探头轴线方向的力；探头固定机构，用于对所述垂向钻孔应变仪探头进行固定；以及标准检测机构，用于检测所述垂向钻孔应变仪探头在轴线方向的压缩变形量。本发明的加载框架通过液压伺服模块提供力源，对垂向钻孔应变仪探头施加竖直方向的载荷。探头固定机构通过卡盘和卡爪将垂向钻孔应变仪探头竖直固定在加载框架的底板上。标准检测机构通过激光干涉仪探头测量垂向钻孔应变仪探头在轴向的变形。本发明能够对垂向钻孔应变仪进行室内整机标定，标定对象同时包含了作为核心弹性敏感元件的探头外壳以及探头内部的电容传感器。相比目前只针对探头内部电容传感器标定的方法，整机标定更能体现仪器的整体性能。

技术领域

本发明涉及地壳应力应变观测领域，尤其涉及一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置。

背景技术

垂向钻孔应变仪用于观测地壳垂直方向应力应变状态的相对变化。垂向钻孔应变仪包括一个长圆筒形的探头，在使用时将探头竖直放进钻孔，并用水泥将探头和钻孔围岩耦合固结在一起。钻孔围岩的垂向应力应变通过水泥传递到垂向钻孔应变仪的探头上，使探头发生轴向的拉伸和压缩，并通过探头内部的高精度电容传感器记录这一变化。

垂向钻孔应变仪的探头外壳参与测量过程，是核心弹性敏感元件，在进行仪器的室内整机标定时，需要对整个探头进行加载并测量其弹性变形。由于垂向钻孔应变仪的测量精度极高，测量分辨力在10^-10应变量级，由标定装置的机械变形误差、力源稳定性、标准检测设备分辨力、温度变化、环境振动等造成的不确定性对测量结果影响较大，因此目前还没有一种有效地针对整机的室内标定装置。现在通用的做法是单独对探头内部的电容传感器进行标定，但这显然不能代表仪器的整机性能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述目前没法在实验室内对垂向钻孔应变仪进行整机标定的问题，提出了一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置，能够以探头作为弹性敏感元件进行整机标定。

本发明的一种垂向钻孔应变仪室内整机标定装置，包括：加载框架，用于对垂向钻孔应变仪探头施加探头轴线方向的力；探头固定机构，用于对所述垂向钻孔应变仪探头进行固定；以及标准检测机构，用于检测所述垂向钻孔应变仪探头在轴线方向的压缩变形量。

优选地，所述加载框架包括：顶板、底板、立柱、锁紧螺母、液压伺服模块、活塞、自动找正球铰和加载头。

优选地，所述顶板和所述底板通过所述立柱固定连接，通过所述锁紧螺母进行锁紧，所述液压伺服模块固定于所述顶板中心处，所述活塞和所述液压伺服模块连接，并能在液压驱动下沿自身轴线移动，所述自动找正球铰一端连接所述活塞，另一端连接所述加载头。

优选地，所述探头固定机构包括卡盘、卡爪、下标定头和上标定头。

优选地，所述卡盘固定在所述底板中心处，所述卡盘上安装有3个卡爪，所述卡爪可沿径向调节位置，所述下标定头的上端与所述垂向钻孔应变仪探头连接，下端由所述卡爪固定，所述上标定头的下端与所述垂向钻孔应变仪探头连接，上端作为加载表面。

优选地，所述上标定头的下端具有凸出的边缘作为测量表面，所述下标定头还具有侧孔用于引出所述垂向钻孔应变仪的电缆。

优选地，所述标准检测机构包括水平移动台、支架、传感器固定装置和激光干涉仪探头。

优选地，所述水平移动台固定在所述底板上，所述支架安装在所述水平移动台上并可沿着所述水平移动台的长度方向调节位置，所述传感器固定装置安装在所述支架上并可在竖直方向调节位置，所述激光干涉仪探头安装在所述传感器固定装置上。

优选地，所述水平移动台共有4个，在水平面内间隔90度均匀分布，每一个所述水平移动台上固定有一个所述支架，每一个所述支架上均安装有2个所述传感器固定装置。