钻孔应变仪

摘要： 为考查具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器的可靠性和稳定性,设计了山洞条件下该传感器与常规传感器的定性对比实验,并对传感器日漂移量进行定量计算。通过对2019-10~2020-05观测数据进行绘图分析和计算统计,验证RZB钻孔应变仪传感器的优越性。

摘要： 针对现有四分量钻孔应变仪观测准确性自检不完整的问题,着眼于钻孔应变仪的未来发展,在理论上推导出n≥3分量水平等间隔钻孔应变观测方案的面应变、N向差应变和N向剪应变的一般化公式,并定性评价其准确性自检能力。若仅考虑面应变观测的准确性自检,现有的四分量钻孔应变仪是最佳方案;若考虑观测准确性的全面自检,即同时进行面应变和剪应变的准确性自检,那么六分量是最佳方案。针对六分量方案,给出面应变和剪应变的准确性自检公式。

摘要： 介绍了在WIN CE控制平台下设计的一种钻孔应变仪井下传感器现场检测装置。设计采用了基于32位ARM工控触屏板以及嵌入式Windows CE操作系统作为软硬件平台,集成了485通信接口和多通道高精度模拟信号的数据采集单元,实现对钻孔应变仪井下传感器(应变传感器、气压、水位、水温传感器)部分的控制、调零、故障检测等功能,完成了基于触控界面的人机交互界面设计,优化了检测步骤,提高工作效率。实际测试和台站应用表明,本装置具有方便,轻巧,操作简单等特点,并具有较高的可靠性和稳定性,可满足地震台站对钻孔应变仪井下传感器的实际检测要求。

摘要： 介绍了在WIN CE控制平台下设计的一种钻孔应变仪井下传感器现场检测装置.设计采用了基于32位ARM工控触屏板以及嵌入式Windows CE操作系统作为软硬件平台,集成了 485通信接口和多通道高精度模拟信号的数据采集单元,实现对钻孔应变仪井下传感器(应变传感器、气压、水位、水温传感器)部分的控制、调零、故障检测等功能,完成了基于触控界面的人机交互界面设计,优化了检测步骤,提高工作效率.实际测试和台站应用表明,本装置具有方便,轻巧,操作简单等特点,并具有较高的可靠性和稳定性,可满足地震台站对钻孔应变仪井下传感器的实际检测要求.

摘要： 为进一步研究钻孔应变观测在震源反演和地球结构模型检验方面的可靠性,利用钻孔应变仪记录的印尼苏门答腊海域7.8级地震的同震信号和QSSP软件计算的理论应变图,提取有效的监测数据进行P波震相识别和各震相到时分析,再截取监测数据和理论数据对应部分进行相关性分析并计算互相关系数.结果 表明,在震中距36°～52°范围内,监测数据与QSSP理论数据具有较好的一致性.因此,在震中距36°～52°范围内,台站的钻孔应变观测数据可用于震源反演和新的地球结构模型检验,且结果可靠.

摘要： 四分量钻孔应变仪通过孔内4个方向的长期应变监测,有效记录地震、固体潮、长年变化等不同频率的地应力变化.然而,记录中也包含非构造应力因素的干扰,因此了解这些干扰形成的机理是一个重要的问题.四川省姑咱台位于陡峭的大渡河谷底部,不但记录到明显的年周期变化,应变量级达10-6,并且每年丰水期,钻孔应变观测到随水位的明显变化.通过弹性力学数值方法讨论河水水位变化对台站产生的应力.初步计算结果表明,姑咱大渡河水数米的涨落对姑咱台探头处产生kPa量级的应力.探头能够记录到水位变化的影响,一方面,说明钻孔应变计的确能够在野外条件下记录到微小应力变化,证明仪器具有很高的灵敏度;另一方面,表明在条件许可的情况下,钻孔应变仪台站选址应该避开陡峭河谷区域,才能减小非构造应力的干扰,突出记录构造应力变化,使观测能更好地应用于地震活动性的研究.

摘要： Due to long working life,aging of components,creep of material,and other factors,it is necessary to carry out in-situ static physical calibration periodically to understand borehole strain meterperformance.At present,the static physical calibration method with piezoelectric ceramics has many disadvantages,including hysteresis,creep and linearity,so the accuracy of calibration is poor with large errors.To make the in-situ linear calibration of the RZB-type borehole strain meter,a linear calibration mechanism was designed.Based on a ceramic motor as the core,a grating sensor as the feedback and the RS485 bus,the mechanism can remotely realize the in-situ linear calibration to master instrument function.Some simulation experiments for in-situ linear calibration are performed in the laboratory,and the calibration data of the full-scale sensor show that:the calibration resolution is better than 2 μm and the linearity is better than 1％.%由于运雏时间长,RZB钻孔应变仪存在元器件老化、材质蠕变等问题,使传感器性能不断发生变化,需要定期对其进行原地静态物理标定.目前采用的以压电陶瓷为核心的静态物理标定方式存在迟滞、蠕变、非线性等缺陷,使标定结果精度差、误差大.本文设计了以陶瓷马达为核心、光栅传感器作为反馈、RS485总线为基础的远程线性标定机构,实现了RZB钻孔应变仪原地线性标定功能.在实验室开展原地线性标定模拟试验,传感器满量程的标定数据结果表明,标定分辨率达到2 μm,线性度优于1％.

摘要： 分量式钻孔应变仪通过长期的应变观测,记录相对地应力场变化信息.通过相对地应力场的记录与监测,多个频段的地应变信息不仅可以为地震记录的应变信息参考,并且可以在甚长周期测震和GPS观测频段范围之间提供可靠数据,对地震预报有着重要意义.上世纪70年代石耀霖提出的四分量钻孔应变仪原理,通过记录四个依次间隔45°方向上的地应变测值,可以得到平面地应力的最小二乘解,并可以对观测数据进行自检.地应力观测应该成为地震物理预报的基础，而不是仅仅作为从曲线经验预报地震的一种手段。通常应变仪记录的地震反映了1e2~1e5Pa的应力变化；固体潮会产生1e2~1e3Pa的应力；应变仪观测数据长年变化反映了1e5Pa左右的应力变化；由于我国有部分台站钻孔应变仪部分埋深较浅（约40m），因此年周期变化1e4Pa的应力会在应变数据中观测到。用应力椭圆作为表示地应力观测的结果，可以很好地对一段时间内，钻孔应变仪观测到的地应力随角度变化，但是曲线不能直观给出对应角度的应力，需要引入截面方向指示曲线表示，并且，曲线上任一点的值与主应力之间的关系并不直观。因此，引入截面应力曲线，可以更加直观地了解一段时间内，曲线在截面法向角度上的拉压应力和大小，而由四分量钻孔应变仪的本身特性，可以提供应力计算的误差。笔者对格尔木台2006.10-2013.12和姑咱台2006.11-2013.11四分量应变观测数据进行分析，最小二乘法计算的主应力和方向用截面应力曲线方式画图，得到月主应力截面应力曲线；通过分析，格尔木台月应力变化以压应力为主，量级kPa，最大可达5kPa左右，2008年2-6月，北北东向张应力增大，月张应力变化最大在4月达到2346.7kPa；2011年8-10月，北西西向张应力增大，达到约kPa，月张应力变化最大在10月达到1037.9Pa；姑咱台月应力变化最大可达1.3e4Pa，月应力的截面应力曲线呈现较明显的年周期变化，每年3-6月，主压应力角度会发生超过60°的变化，而每年的10-12月左右，会出现连续两个月的月应力变化由3kPa左右的主张应力，变化为3kPa左右的主压应力，而最大主应力的方向没有明显变化。

摘要： 钻孔应变仪是揭示中短期(从数秒到数月)地壳连续变形的理想仪器,观测资料的可靠性如何决定了其使用效能,而每一个观测点观测数据质量如何,都和钻孔应变仪仪器自身、井下耦合情况、钻孔条件以及钻孔所在区域地质构造都紧密相连.本文以北京百善深井钻孔应变仪获得的大量实测数据为基础,通过参考元件稳定性、固体潮潮汐因子分析和相互垂直元件计算的面应变相关性三个方面,较为全面的分析了北京百善深井钻孔应变观测系统的可靠性,说明北京百善深井钻孔应变观测系统具有较高的一致性和可靠性。

摘要： 本文选取YRY-4型钻孔应变仪在汶川地震前的两次观测数据，针对P波和s波的主要部分，绘出了每一个时刻的变形椭圆，探讨了P波和S波的特征。

摘要： 本文介绍了RZB-1型电容式钻孔应变仪在四川台网建设和台站工作的概况.20世纪年代中期至本世纪初,该测量系统所在台站取得的观测资料对应了台网附近多次地震(中、强震及部分较小地震)震前、震时的各种异常.利用这观测资料进行的地震实践,取得了良好的科研和社会效益.

摘要： 本文对地应力应变测量中的误差可能来源进行了研究.首先探讨钻孔应变仪测量地应变时的误差可能来源，其次讨论水压致裂法测量地应力问题中的误差来源。

摘要： 本文介绍了西安基准地震台和TJ-2体积式钻孔应变仪概况，探讨了石贬峪水库蓄水放水和西安台数字化钻孔应变的影响关系。

摘要： 随着钻孔应变仪精度和性能不断提高,其作为观测地应力变化的重要基本手段,在地质构造、地震预报及大(超大)工程结构的应用也日益重要和突出;本文在以前工作基础上，将有限元法与解析解相结合，对变载分层介质钻孔偏心问题进行研究，分析了各种条件下，孔壁径向与周向位移误差与材料参数、载荷分布和类型、钻孔深度、孔径大小及钻孔偏心距参数间变化规律，为钻孔应变仪标定及地应力测数据分析和解释提供了理论支持和帮助。

摘要： 新疆钻孔应变仪多次重复地记录到了震前非线性应变能积累的过程,其异常的主要特征是:(1)异常类型为年变畸变、阶变、指数型、大幅度应变张-压(压-张)型、突跳型;(2)应变异常量级≥10,;(3)异常持续时间以短期和短临异常为主,多数在6个月以下.本文仅举10组大震观测结果,以示应变前兆的异常特征.

摘要： 本文介绍了将地球作接收引力波的天线物质,地球就成为了工作在低频段的引力波探测器.采用测量地层应变的钻孔应变观测技术探测引力波.

摘要： 根据潘立宙、欧阳祖熙和陈沅俊等提出的双衬套理论，笔者建立了平面应力作用下体应变与面应变观测模型，本文将以此为基础进一步推导出体应变与面应变观测井孔耦合系数的计算式，并对各种影响因素加以讨论。本文从理论上探讨了应变仪观测与钻孔变形的关系，这只限于很小的尺度，由于地壳岩石横向不均匀性，在千米级乃至100千米级尺度范围，钻孔变形与周边地壳应变场的关系究竟如何，是下一步需要重点关注的问题。

摘要： 本发明公开了一种地壳钻孔体积式应变仪，设于地下钻孔内，感受腔(7)内设两个以上的MEMS压力传感器(12)，MEMS压力传感器(12)固定于金属柱芯(8)或隔板(11)的下表面上；所述的测量腔(5)上顶部设有独立的顶腔(13)，顶腔(13)内设电路模块(14)，MEMS压力传感器(12)的连接线穿过隔板(11)与测量腔(5)顶板(16)绝缘连接电路模块(14)，电路模块(14)通过外接电缆(15)与地面电子线路连接。压力传感器采用MEMS数字芯片，精度高，功耗小，有效地解决了传统工艺在膜片破裂后上下腔导通的技术难题，延长了应变仪的使用寿命，无需多次频繁的维修，节约人力成本，体积小，安装简单。

摘要： 本发明提供一种智能应变式钻孔倾斜仪，包括测斜外管、多个传力片、应变杆和检测电路，测斜外管两端密封，所有传力片设置于测斜外管内部，沿着轴向间隔分布将测斜外管间隔成多个应变单元，应变杆设置于测斜外管轴线上，贯穿并固定连接在所有传力片上，每一应变单元内设有四电阻式应变片，四应变片固定于应变杆外壁且环绕应变杆外壁均匀分布，检测电路分别连接每一应变单元的四应变片，检测电路用于由每一应变单元的四应变片获取电信号，并根据这些电信号计算出每一应变单元对应的滑坡段对应的位移量。本发明的有益效果：可调节数据采集的时间间隔，获取滑坡深部位移的实时数据，获得的滑坡体深部位移监测数据在空间上是连续的。

摘要： 本实用新型公开了一种地壳钻孔体积式应变仪，设于地下钻孔内，感受腔(7)内设两个以上的MEMS压力传感器(12)，MEMS压力传感器(12)固定于金属柱芯(8)或隔板(11)的下表面上；所述的测量腔(5)上顶部设有独立的顶腔(13)，顶腔(13)内设电路模块(14)，MEMS压力传感器(12)的连接线穿过隔板(11)与测量腔(5)顶板(16)绝缘连接电路模块(14)，电路模块(14)通过外接电缆(15)与地面电子线路连接。压力传感器采用MEMS数字芯片，精度高，功耗小，有效地解决了传统工艺在膜片破裂后上下腔导通的技术难题，延长了应变仪的使用寿命，无需多次频繁的维修，节约人力成本，体积小，安装简单。

摘要： 本实用新型提供一种智能应变式钻孔倾斜仪，包括测斜外管、多个传力片、应变杆和检测电路，测斜外管两端密封，所有传力片设置于测斜外管内部，沿着轴向间隔分布将测斜外管间隔成多个应变单元，应变杆设置于测斜外管轴线上，贯穿并固定连接在所有传力片上，每一应变单元内设有四电阻式应变片，四应变片固定于应变杆外壁且环绕应变杆外壁均匀分布，检测电路分别连接每一应变单元的四应变片，检测电路用于由每一应变单元的四应变片获取电信号，并根据这些电信号计算出每一应变单元对应的滑坡段对应的位移量。本实用新型的有益效果：可调节数据采集的时间间隔，获取滑坡深部位移的实时数据，获得的滑坡体深部位移监测数据在空间上是连续的。

摘要： 本发明公开了一种用于测量地震应变波的分量式钻孔应变仪及其测量方法，应变仪包括：钻孔探头为筒体结构；第一水平向测量激光干涉仪探头、第二水平向测量激光干涉仪探头、第三水平向测量激光干涉仪探头、第四水平向测量激光干涉仪探头、第一垂向测量激光干涉仪探头、第二垂向测量激光干涉仪探头和一个垂向应变测量激光干涉仪探头分设在所述钻孔探头内壁上；各激光干涉仪探头分别与应变仪主机电气连接。通过多个激光干涉仪探头能测量出任意入射的地震应变波，实现了对三维应变场的地震应变波的准确测量。

摘要： 本发明公开了一种分量式钻孔应变仪室内模拟自检装置，包括：X向加载机构、Y向加载机构、加载介质和探头姿态调节机构。所述X向加载机构和Y向加载机构通过所述加载介质向分量式钻孔应变仪探头施加水平X向和Y向的均匀应力，所述探头姿态调节机构用于固定和调节所述分量式钻孔应变仪探头的姿态。本发明通过X向加载机构和Y向加载介质提供水平2个方向的差应力状态，并通过加载介质将应力应变传递到分量式钻孔应变仪探头上，在这种加载方式下对分量式钻孔应变仪的自检性能进行检测。本发明模拟了分量式钻孔应变仪探头在钻孔内的受力情况，能够对分量式钻孔应变仪四个观测分量是否自洽进行检验，实现了分量式钻孔应变仪自检性能的室内检测。

摘要： 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。

摘要： 本实用新型涉及钻孔应变仪检测技术领域，且公开了一种钻孔应变仪整机性能测试装置，包括基座，所述基座的内部开设有第一空槽，所述第一空槽的内底壁固定连接有电机座，所述电机座的内部固定连接有电机，所述基座的顶部设置有旋转装置，所述基座的顶部固定连接有卡合部，所述卡合部的内部活动连接有卡扣，所述卡扣的顶部固定连接有抬升箱，所述抬升箱的内底壁固定连接有固定轴承。该钻孔应变仪整机性能测试装置，通过抬升箱、固定轴承、蜗杆、蜗轮、转轴、转动把手、丝杆、第一螺纹管、套管、滑槽、限位螺栓和承台之间的相互配合使放置在承台顶部的探头可以自由升降，转动转动把手后，蜗轮带动蜗杆转动。

摘要： 本实用新型公开了一种小型分量钻孔应变仪探头，涉及地层应变监测设备技术领域，具体为一种小型分量钻孔应变仪探头，包括筒体、固定轴、顶帽和锥头，固定轴插接在筒体的内部，顶帽螺纹连接在上连接头的内部，锥头螺纹连接在下连接头的内部，筒体的外侧固定连接有凸块，筒体的内部开设有内槽，固定轴的中部固定连接有导向杆，导向杆的一端固定连接有固定座，固定座的表面固定连接有电极片，电极片的一端抵接在内槽的内部，电极片的一侧设置有橡胶挡块。该小型分量钻孔应变仪探头,通过凸块的设置，改变现有应变仪探头的光滑外表面，多个凸块共同作用，使得该探头牢固的固定在钻孔的内部，从而增加了探头与孔壁耦合的力度，提高了检测的准确性。

摘要： 本实用新型提供了一种六自由度控制的分量式钻孔应变仪整机检测平台，用于测试分量式钻孔应变仪分别在各个测量元件方向上的性能参数，包括：液压系统、加载框架、探头三维调节台、激光位移传感器三维调节台，其中液压系统用于向加载框架提供可精确量化控制的载荷，加载框架通过多个弹性部件将载荷转化为位移，探头三维调节台用于固定探头以及调整探头在XZ平面内俯仰角、YZ平面内滚转角、XY平面内偏摆角，激光位移传感器三维调节台用于固定激光位移传感器并调整激光位移传感器和探头在X、Y和Z方向的相对位置。本实用新型能够在测试时控制分量式钻孔应变仪的探头在空间六个方向的自由度，减小探头姿态对测试结果的影响，可有效提高测试结果的重复性和稳定性。