一種伸縮儀傳遞函數測試裝置的製作方法
2023-06-15 06:26:26
專利名稱：一種伸縮儀傳遞函數測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及地震觀測技術，尤其涉及一種伸縮儀傳遞函數測試裝置。
背景技術：
伸縮儀是一種精密測量地殼巖體兩點間水平距離相對變化的儀器，由伸縮儀基線、傳感器和記錄器組成。適用於觀測地殼應變和固體潮水平分量的連續變化，為研究地震孕育過程的水平應變的變化規律提供數據，也為地球彈性研究提供重要數據。因此，伸縮儀是我國地殼形變臺網中一個重要組成部分，目前已有近百套儀器在臺網中運行。伸縮儀觀測分辨力非常高(10_ 7 10_n)。由於它的分辨力極高，長期以來缺乏檢測的技術和設備，一直是以觀測資料反映出的相關數據作為衡量儀器的標準，而未能直接地準確地給出儀器的基本性能指標:分辨力、準確度、動態範圍和頻率範圍，因此使這類儀器的觀測量缺乏量值可比性。用於地殼形變觀測的伸縮儀的傳遞函數是伸縮儀最為重要的參數之一。為了測試傳遞函數，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。由於伸縮儀有基線較長(通常都在10米以上)，以及它所觀測的頻率非常低等特點，正弦波測試法和振動臺測試法都不適用於伸縮儀的測試。階躍響應法是測試伸縮儀傳遞函數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，提供一種伸縮儀傳遞函數測試裝置，從而獲取伸縮儀的觀測頻率範圍。本實用新型的目的是這樣實現的:用微位移裝置產生一個合適大小的階躍信號來模擬伸縮儀所觀測到的地面應變，在階躍信號的作用下，伸縮儀的響應則為其頻率響應；通過記錄伸縮儀對階躍信號的響應輸出數據，再對數據進行系統識別，可計算出伸縮儀的傳遞函數。一、伸縮儀傳遞函數測試裝置(簡稱裝置)本系統包括雷射幹涉儀、幹涉鏡、反射鏡、微位移發生裝置、伸縮儀基線和固定底座；微位移發生裝置、固定底座和伸縮儀基線的支架分別設置在同一水平面的基巖上；反射鏡設置在微位移發生裝置上；幹涉鏡和雷射幹涉儀分別設置在固定底座上；反射鏡與幹涉鏡設置在同一水平面上；雷射幹涉儀的發射光線對準幹涉鏡的中心。[0017]二、伸縮儀傳遞函數測試方法(簡稱方法)本方法包括下列步驟:①伸縮儀實時採集地應變水平數據，雷射幹涉儀實時採集伸縮儀基線的相對位移；②通過微位移發生裝置產生脈衝信號；③伸縮儀的基線響應步驟②中的脈衝信號，產生應變量；④伸縮儀的傳感器響應到步驟③中應變量，伸縮儀輸出應變過程；⑤雷射幹涉儀響應到應變量後，輸出伸縮儀基線的相對位移；⑥讀取伸縮儀記錄的應變過程數據，依據最小二乘法對數據進行識別，得出伸縮的傳遞函數。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，可作為國家長度測量標準；②用階躍響應法測試傳遞函數，操作方便，測試效率高；③適用於各類基線式伸縮儀。
圖1是本裝置的結構示意圖。圖中:0—基巖；I一雷射幹涉儀；2—幹涉鏡；3—反射鏡；4一微位移發生裝置；5—伸縮儀基線；6—固定底座。
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，本裝置包括雷射幹涉儀1、幹涉鏡2、反射鏡3、微位移發生裝置4、伸縮儀基線5和固定底座6 ;微位移發生裝置4、固定底座6和伸縮儀基線5的支架分別設置在同一水平面的基巖0上；反射鏡3設置在微位移發生裝置4上；幹涉鏡2和雷射幹涉儀I分別設置在固定底座6上；反射鏡3與幹涉鏡2設置在同一水平面上；雷射幹涉儀I的發射光線對準幹涉鏡2的中心。2、功能部件[0048]I)雷射幹涉儀I雷射幹涉儀I是一種通用的雷射測試裝置。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幹涉儀I形成幹涉條紋，以此來測量反射鏡與幹涉鏡之間的距離。2)幹涉鏡2幹涉鏡2是一種具有分光和反射光線功能的光學部件。3)反射鏡3反射鏡3是一種具有反射光線功能的光學部件。4)微位移發生裝置4微位移發生裝置4是一種通用的可提供微米級位移量的裝置。5)伸縮儀基線5伸縮儀基線5是一種銦鋼棒，一端固定在基巖O上，另一端連接傳感器，從而檢測基巖O兩點之間的距離變化。6)固定底座6固定底座6是一種通用裝置。3、工作原 理將微位移發生裝置4安裝在伸縮儀5的測試端，調整伸縮儀5的電渦流傳感器，使其能夠正常檢測到地殼應變。將幹涉鏡2和反射鏡3分別安裝在伸縮儀的測試端和固定端上，調整雷射幹涉儀I的位置，使其正常工作。微位移發生裝置4向伸縮儀測試端加入合適的階躍脈衝，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的大。通過電渦流傳感器檢測到該位移的變化，並將其輸出。用高速數據採集器記錄伸縮儀的輸出數據，根據階躍響應曲線，即可對伸縮儀進行系統識別，計算出伸縮儀的傳遞函數。二、方法1、步驟⑥:測試傳遞函數給微位移發生裝置4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4的發生快速改變，這個改變使伸縮儀基線5產生一個階躍式應變變化，通過伸縮儀基線5傳遞給伸縮儀，伸縮儀會反映出該變化，根據階躍響應的數據，即可計算出儀器的傳遞函數。傳遞函數計算根據伸縮儀的結構原理，其傳遞函數可以用二階傳遞函數來近似描述。其數學模型可用式(I)來表示
權利要求1.一種伸縮儀傳遞函數測試裝置，其特徵在於: 包括雷射幹涉儀(I)、幹涉鏡(2)、反射鏡(3)、微位移發生裝置(4)、伸縮儀基線(5)和固定底座(6)； 微位移發生裝置(4)、固定底座(6)和伸縮儀基線(5)的支架分別設置在同一水平面的基巖(O)上； 反射鏡(3)設置在微位移發生裝置(4)上； 幹涉鏡(2 )和雷射幹涉儀(I)分別設置在固定底座(6 )上； 反射鏡(3)與幹涉鏡(2)設置在同一水平面上； 雷射幹涉儀(I)的發射光線對準幹涉鏡(2)的中心。
專利摘要本實用新型公開了一種伸縮儀傳遞函數測試裝置，涉及地震觀測技術。本裝置包括雷射幹涉儀、幹涉鏡、反射鏡、微位移發生裝置、伸縮儀基線和固定底座；微位移發生裝置、固定底座和伸縮儀基線的支架分別設置在同一水平面的基巖上；反射鏡設置在微位移發生裝置上；幹涉鏡和雷射幹涉儀分別設置在固定底座上；反射鏡與幹涉鏡設置在同一水平面上；雷射幹涉儀的發射光線對準幹涉鏡的中心。本實用新型用雷射幹涉儀進行測試，精度高，可作為國家長度測量標準；用階躍響應法測試傳遞函數，操作方便，測試效率高；適用於各類基線式伸縮儀。
文檔編號G01B7/16GK203011338SQ20122072865
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者周雲耀, 李正媛, 陳志遙, 高平, 呂永清, 吳濤 申請人:中國地震局地震研究所