一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置的製作方法

2023-11-02 05:27:32 1

專利名稱：一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及地震觀測技術，尤其涉及一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置。
背景技術：
我國地震形變觀測臺網自邢臺地震之後開始建立，目前已有數百套傾斜觀測儀器在臺網中運打。實現高精度微形變觀測要求採用專用科學儀器和在特殊的山洞觀測環境，長期以來，對於這類觀測由於缺乏檢測技術，而以觀測到地球的固體潮汐形變(10_7 10_n)為儀器研製目標，以觀測資料的性能指標作為衡量儀器的標準，而未能準確給出儀器的基本性能指標。這種技術支撐條件的空白致使這類儀器的觀測量缺乏量值可比性，因此不能獲得真正的高精度地殼形變場時空過程規律。擺式傾斜儀是一種測量傾斜的高精度儀器，它能測量固體潮汐和地殼形變，是用於地殼形變學科和地震學科測量的重要儀器之一。擺式傾斜儀由機械傳感器、電子電路和數據採集三個部分組成。其傳遞函數和靈敏度是傾斜儀最為重要的參數之一。為了測試這兩個參數，理論上可以使用階躍響應法、正弦波測試法和振動臺測試法等各種方法。但由於傾斜儀的觀測頻率特別低，信號周期特別長，正弦波測試法和振動臺測試法無法提供這樣的超長周期的驅動信號，因此階躍響應法是測試擺式傾斜儀傳遞函數以及靈敏度最為簡便有效的方法。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置，從而獲取擺式傾斜儀的觀測頻率範圍和格值，進而使擺式傾斜儀的觀測結果與國家標準溯源。本實用新型的目的是這樣實現的:利用微位移裝置產生一個合適大小的階躍信號來推動傾斜平臺，來模擬擺式傾斜儀所觀測到的地面運動；由於階躍信號是一個連續頻譜的寬頻帶信號，可以激發儀器的頻率響應；通過記錄擺式傾斜儀在階躍信號作用下的響應曲線，擬合計算出儀器的傳遞函數；由於階躍信號的激勵，儀器隨之發生傾斜，擺式傾斜儀輸出量隨之變化，雷射幹涉儀則測定傾斜平臺的垂直位移變化，由此可計算擺式傾斜儀的靈敏度。一、測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置(簡稱裝置)本系統包括擺式傾斜儀、傾斜平臺、反射鏡、反射鏡支架、幹涉鏡、微位移發生裝置、雷射幹涉儀底座和雷射幹涉儀；在基巖的兩邊，設置有傾斜平臺和雷射幹涉儀底座；傾斜平臺的下面設置有三個可調腳螺杆，其中兩個可調腳螺杆設置在基巖的上面，一個可調腳螺杆設置在微位移發生裝置的上面；[0012]在傾斜平臺的上方設置有擺式傾斜儀和幹涉鏡，反射鏡支架設置在基巖上，反射鏡設置在反射鏡支架上，反射鏡與幹涉鏡在一條鉛垂線上；雷射幹涉儀設置在雷射幹涉儀底座上，雷射幹涉儀的雷射發射方向對準幹涉鏡。二、測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的方法(簡稱方法)本方法包括下列步驟:①擺式傾斜儀實時採集地傾斜數據，雷射幹涉儀實時採集傾斜平臺垂直向相對位移；②通過微位移發生裝置產生脈衝信號；③傾斜平臺響應步驟②中的脈衝信號，產生傾斜量；④擺式傾斜儀響應步驟③中傾斜量，輸出傾斜平臺的變化過程；⑤雷射幹涉儀響應傾斜量後，輸出傾斜平臺垂直向的相對位移；⑥分析擺式傾斜儀的數據，計算得出擺式傾斜儀的傳遞函數；⑦分析雷射幹涉儀和擺式傾斜儀的數據，計算得出擺式傾斜儀的靈敏度。本實用新型具有下列優點和積極效果:①用雷射幹涉儀進行測試，精度高，可與國家標準傳遞；②用階躍響應法測試傳遞函數，操作方便，測試效率高；③適用於各類擺式傾斜儀。

圖1是本裝置的結構示意圖。圖中:O—基巖；I一擺式傾斜儀；2—傾斜平臺；3—反射鏡；4一反射鏡支架；5一幹涉鏡；6—微位移發生裝置；7—雷射幹涉儀底座；8—雷射幹涉儀。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例詳細說明:一、裝置1、總體如圖1，本裝置包括擺式傾斜儀1、傾斜平臺2、反射鏡3、反射鏡支架4、幹涉鏡5、微位移發生裝置6、雷射幹涉儀底座7和雷射幹涉儀8 ；在基巖O的兩邊，設置有傾斜平臺2和雷射幹涉儀底座7 ；傾斜平臺2的下面設置有三個可調腳螺杆，其中兩個可調腳螺杆設置在基巖O的上面，一個可調腳螺杆設置在微位移發生裝置6的上面；在傾斜平臺2的上方設置有擺式傾斜儀I和幹涉鏡5，反射鏡支架4設置在基巖O上，反射鏡3設置在反射鏡支架4上，反射鏡3與幹涉鏡5在一條鉛垂線上；雷射幹涉儀8設置在雷射幹涉儀底座7上，雷射幹涉儀8的雷射發射方向對準幹涉鏡5。2、功能部件I)擺式傾斜儀I利用懸掛重錘的結構來測試地面傾斜的地震專用儀器。2)傾斜平臺2傾斜平臺2是一種通用產品。3)反射鏡3反射鏡3是一種通用產品。4)反射鏡支架4反射鏡支架4是一種安裝反射鏡的支架。5)幹涉鏡5幹涉鏡5是一種通用產品。6)微位移發生裝置6微位移發生裝置6是一種通用產品，它可提供微米級位移量的裝置。7)雷射幹涉儀底座7雷射幹涉儀底座7是一種安裝雷射幹涉儀的底座。8)雷射幹涉儀8雷射幹涉儀8是一種納米級可溯源的長度測量標準儀器。通過雷射在反射鏡和幹涉鏡之間的傳遞，並將發射光與反射光同時送入雷射幹涉儀8形成幹涉條紋，以此來測量反射鏡與幹涉鏡之間距離變化的儀器。3、工作原理傾斜平臺2放置在基巖O上，傾斜平臺2的一端通過可調腳螺杆支撐在微位移發生裝置6上，讓微位移發生裝置6與傾斜平臺2緊耦合，調整傾斜平臺2的三個可調腳螺杆，使傾斜平臺2水平。將擺式傾斜儀I放置在傾斜平臺2上，微位移發生裝置6的一端安裝幹涉鏡3，利用反射鏡支架4將反射鏡3固定在幹涉鏡5垂直的方向。調整擺式傾斜儀I的調節螺母置水平，利用儀器的調零功能調整儀器至工作狀態。調整反射鏡3和雷射幹涉儀I的位置，使其形成幹涉光路，雷射幹涉儀8處於工作狀態。二、方法1、步驟⑥:測試傳遞函數給微位移發生裝置6加入大小合適的階躍脈衝，並保持這個狀態5-8分鐘；階躍脈衝的大小應在儀器響應範圍內儘可能地大；這個脈衝會使微位移發生裝置6的高度發生快速改變,這個改變使傾斜平臺2產生一個階躍式傾斜變化，通過傾斜平臺2傳遞給擺式傾斜儀1，擺式傾斜儀I會反映出該變化，根據階躍響應的數據，即可計算出儀器的傳遞函數。傳遞函數計算根據擺式傾斜儀I的結構原理，其傳遞函數可以用二階傳遞函數來近似描述。[0070]其數學模型可用式(I)來表示
權利要求1.一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置，其特徵在於: 包括擺式傾斜儀(I)、傾斜平臺(2)、反射鏡(3)、反射鏡支架(4)、幹涉鏡(5)、微位移發生裝置(6 )、雷射幹涉儀底座(7 )和雷射幹涉儀(8 ); 在基巖(O)的兩邊，設置有傾斜平臺(2)和雷射幹涉儀底座(7)； 傾斜平臺(2)的下面設置有三個可調腳螺杆，其中兩個可調腳螺杆設置在基巖(O)的上面，一個可調腳螺杆設置在微位移發生裝置(6)的上面； 在傾斜平臺(2)的上方設置有擺式傾斜儀(I)和幹涉鏡(5)，反射鏡支架(4)設置在基巖(O )上，反射鏡(3 )設置在反射鏡支架(4 )上，反射鏡(3 )與幹涉鏡(5 )在一條鉛垂線上；雷射幹涉儀(8 )設置在雷射幹涉儀底座(7 )上，雷射幹涉儀(8 )的雷射發射方向對準幹涉鏡(5)。
專利摘要本實用新型公開了一種測試擺式傾斜儀傳遞函數和靈敏度的裝置，涉及地震觀測技術。本裝置包括擺式傾斜儀(1)、傾斜平臺(2)、反射鏡(3)、反射鏡支架(4)、幹涉鏡(5)、微位移發生裝置(6)、雷射幹涉儀底座(7)和雷射幹涉儀(8)。本實用新型用雷射幹涉儀進行測試，精度高，可與國家標準傳遞；用階躍響應法測試傳遞函數，操作方便，測試效率高；適用於各類擺式傾斜儀。
文檔編號G01C25/00GK203069192SQ201220730069
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者李正媛, 周雲耀, 陳志遙, 馬武剛, 吳濤, 胡國慶, 呂永清 申請人:中國地震局地震研究所