數字石英水平擺傾斜儀的製作方法

2023-06-29 13:37:41

專利名稱：數字石英水平擺傾斜儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於測量地殼水平方向傾斜變化的儀器，尤其是一種用於測量地殼水平方向傾斜變化的數字石英水平擺傾斜儀。
背景技術：
目前在地震系統廣泛應用的SQ-70型光記錄石英水平擺傾斜儀是70-80年代研製生產的光系照像技術，儀器結構由鑄鋁底座擺體、光路系統的圓柱形擺系擺錘反光鏡、光源燈、記錄器、時號燈組成。要想得到地殼傾斜的資料，必須等24小時或幾天的時間拿到像紙衝洗、曬乾、上光、然後量圖計算才能獲得數據，上述光記錄石英水平擺傾斜儀雖可測量地殼水平方向傾斜變化，但其鑄鋁底座擺體的耐用性和穩定性較差，其系統結構的光路佔空間大，獲取數據不直觀，同時不具備電信號輸出，工作繁瑣，結構較複雜。
實用新型內容本實用新型的目的是解決上述光記錄石英水平擺傾斜儀的不足，提供一種改進的數字石英水平擺傾斜儀，提高其耐用性和穩定性，並實現數位化和智能化。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種數字石英水平擺傾斜儀，包括南北方向和東西方向的石英水平擺本體及其底座，該石英水平擺本體中分別設有南北方向擺系擺錘和東西方向擺系擺錘，其特徵在於它還包括分別設在南北方向擺系擺錘和東西方向擺系擺錘兩側方的電渦流傳感器，及與電渦流傳感器依次電連接的前置換能器、濾波解調器、232A/D接口、數據採集存儲單元、通訊單位、計算機處理單元、列印圖紙表格單元，在石英水平擺本體與濾波解調器之間還連接有自動脹盒標定器。
所述底座由拋光花崗巖構成。
所述南北方向擺系擺錘和東西方向擺系擺錘的結構分別與電渦流傳感器的結構相匹配，其形狀均呈扁圓狀。
所述南北方向擺系擺錘和東西方向擺系擺錘的兩側面分別與電渦流傳感器之間具有間隙。
採用上述方案後，本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果由於本實用新型數字石英水平擺傾斜儀採用了計算機，去掉了一套光路系統，其結構大為簡化，擺系擺錘設計成扁圓形，可更好的確定擺的起始平衡位置，及足夠的渦流形成面積信號不失真。
由於石英水平擺的底座由密度高的拋光花崗巖構成，取代了傳統的鑄鋁底座，有效地提高了該儀器的耐用性能和穩定性能。
由於在擺系擺錘兩側設置了電渦流傳感器，便可將擺系擺錘表面產生的渦流經前置換能器轉換成電壓信號輸出，有效地解決了過去幾十年無法解決的水平擺傾斜儀器實現電量化輸出的問題。其轉換成的電壓信號經濾波解調器把高頻濾掉經232A/D接口進入數據採集存儲單元、通訊單元及計算機處理單元，再由自動脹盒標定器的全自動數位化標定得出的格值乘以電壓值得到的傾斜物理量角秒值，經列印圖紙表格單元列印出圖表，有效地實現了數位化和智能化的數據採集存儲、有線通訊、電源自動交直流控制，並可用軟體控制臺站管理工作程序，測試命令、自動標定命令等現代智能操作。
本實用新型數位化石英水平擺傾斜儀，具有穩定性好、靈敏度高的特點，適用於固定臺站長期連續觀測地殼緩慢的傾斜形變，以下是其主要技術指標擺體的傾斜靈敏度2-3mv/每毫角秒；分辨力優於0.0005角秒；動態範圍大於80dB；非線性度≤0.8％F.S；量程≥2角秒具備全自動標定的自動脹盒標定器，格值標定重複性優於1％，格值年穩定優於95％，標定幅度≥0.003角秒。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的描述。


圖1是本實用新型數字石英水平擺傾斜儀結構框圖示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型數字石英水平擺傾斜儀包括南北方向和東西方向的石英水平擺本體20和20′及其底座1和1′，該石英水平擺本體20和20′中分別設有南北方向擺系擺錘和東西方向擺系擺錘2′，以下分別簡稱為SN擺錘2和EW擺錘2′，其結構特徵在於它還包括分別設在SN擺錘2和EW擺錘2′兩側方的電渦流傳感器3和3′，SN擺錘2和EW擺錘2′的西側面分別與電渦流傳感器3和3′之間具有間隙21。該電渦流傳感器3和3′依次電連接有前置換能器4、濾波解調器6、232A/D接口7、數據採集存儲單元8、通訊單元9、計算機處理單元10、列印圖紙表格單元11。在石英水平擺本體20和20′與濾波解調器之間還連接有自動脹盒標定器5。
本實用新型數字石英水平擺傾斜儀還具有以下特徵，所述底座1是由拋光花崗巖構成的，取代了傳統的鑄鋁底座，由於拋光花崗巖密度高、穩定性能好、經久耐用不怕各種氣體的腐蝕，因而有效地提高了儀器的耐用性和長期使用的穩定性。所述的SN擺錘2和EW擺錘2′的結構分別與電渦流傳感器3和3′的結構相匹配，其形狀均設計成扁圓狀，可更好的確定擺的起始平衡位置，及足夠的渦流形成面積信號不失真。所述的自動脹盒標定器5，在本實用新型數字石英水平擺傾斜儀上採用脹盒—水銀杯標定裝置，並依次連接到濾波解調器6、232A/D接口7、數據採集存儲單元8、通訊單元9、計算機處理單元10及列印圖紙表格單元11。因其利用了上述裝置，便可應用電子技術及計算機軟體技術徹底改變水平傾斜儀的標定過程，使脹盒—水銀杯標定裝置所產生的一個已知傾角，通過控制轉換實現定時、定量全自動數位化標定。
本實用新型數字石英水平擺傾斜儀的工作原理在沒有振蕩的條件下，該儀器處於平衡狀態，當地殼水平方向發生傾斜變化時，其平衡狀態發生變化，SN擺錘2和EW擺錘2′與儀器的底座1和1′的相對位置發生變化，電渦流傳感器3和3′與SN擺錘2和EW擺錘2′之間的間距21也相應的發生變化，此變化通過與電渦流傳感器3和3′相連接的前置換能器4轉換成電壓信號並加以放大，再經濾波解調器6把高頻濾掉，就可將SN擺錘2和EW擺錘2′的微小位移轉換成電壓信號輸出，再經232A/D接口7進入數據採集存儲單元8，經通訊單元9，每天或隨時取數進入計算機單元10，再用連接在石英水平擺本體與濾波解調器6之間的自動脹盒標定器5經過自動標定得出的格值乘以電壓值得到地殼傾斜物理量角秒值，最後經列印圖紙表格單元11列印圖表，提供每天的地球固體潮夕波，及地殼巖石物理性質的變化產生的傾斜等，提供地震科學實驗數據。因此，本實用新型數字石英水平擺傾斜儀，極適用於固定臺站長期連續觀測地殼緩慢的傾斜形變，並具有穩定性好、實現數位化、智能化的功效。
權利要求1.一種數字石英水平擺傾斜儀，包括南北方向和東西方向的石英水平擺本體(20)和(20′)及其底座(1)和(1′)，該石英水平擺本體(20)和(20′)中分別設有南北方向擺系擺錘(2)和東西方向擺系擺錘(2′)，其特徵在於它還包括分別設在南北方向擺系擺錘(2)和東西方向擺系擺錘(2′)兩側方的電渦流傳感器(3)和(3′)，及與電渦流傳感器(3)和(3′)依次電連接的前置換能器(4)、濾波解調器(6)、232A/D接口(7)、數據採集存儲單元(8)、通訊單位(9)、計算機處理單元(10)、列印圖紙表格單元(11)，在石英水平擺本體(20)和(20′)與濾波解調器(6)之間還連接有自動脹盒標定器(5)。
2.根據權利要求1所述的一種數字石英水平擺傾斜儀，其特徵在於所述底座(1)和(1′)由拋光花崗巖構成。
3.根據權利要求1所述的一種數字石英水平擺傾斜儀，其特徵在於所述南北方向擺系擺錘(2)和東西方向擺系擺錘(2′)的結構分別與電渦流傳感器(3)和(3′)的結構相匹配，其形狀均呈扁圓狀。
4.根據權利要求1所述的一種數字石英水平擺傾斜儀，其特徵在於所述南北方向擺系擺錘(2)和東西方向擺系擺錘(2′)的兩側面分別與電渦流傳感器(3)和(3′)之間具有間隙(21)。
專利摘要本實用新型公開了一種用於測量地殼水平方向傾斜變化的數字石英水平傾斜儀，其結構包括石英水平擺本體及其拋光花崗巖構成的底座，南北方向和東西方向的擺系擺錘及其兩側方的電渦流傳感器，及與電渦流傳感器依次電連接的前置換能器、濾波解調器、232A/D接口、數字採集存儲單元、通訊單元、計算機處理單元、列印圖紙表格單元，在石英水平擺本體與濾波解調器之間還連接有自動脹盒標定器。當地殼發生傾斜變化時，擺系擺錘與電渦流傳感器的間距也相應發生變化並轉換成電壓信號輸入計算機進行數據處理，列印出所需的物理量及固體潮圖形，其具有穩定性好、實現數位化、智能化的功效。
文檔編號G01C9/16GK2741001SQ200320103498
公開日2005年11月16日 申請日期2003年11月18日 優先權日2003年11月18日
發明者馮海英, 朱虎 申請人:汪成民, 馮海英