[實用新型]一種基于非接觸性動態位移測試方法的位移傳感器

有效

• 申請號: 201721238785.1
• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN207395648U
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 周越;陳蘇;李小軍;鄭經緯;周正華
• 申請（專利權）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

一種基于非接觸性動態位移測試方法的位移傳感器，屬于地球物理學領域。包括控制系統和磁懸浮系統以及非接觸式位移系統三部分。控制系統包括控制器、霍爾偵測器、功率放大器、UPS以及計算機。磁懸浮系統和非接觸式位移系統設置在磁屏蔽罩內，磁懸浮系統由可調節彼此間隔的懸浮磁鐵構成。非接觸式位移系統中含有單目相機和懸浮磁鐵，與磁懸浮系統配合可懸浮在磁屏蔽罩內。單目相機拍攝位于磁屏蔽罩底部的多個標靶圓給計算機來探測地震造成的移動。本實用新型可在地震持續過程中有效、真實的獲取地表絕對位移，避免了加速度基線漂移和計算位移的積分算法中成份缺失問題，可滿足后續救災以及研究工作中對高精度地面運動參數數據的需求。

技術領域

本實用新型屬于地球物理技術領域，具體涉及一種基于非接觸性動態位移測試方法的磁懸浮地震絕對位移傳感器。

背景技術

地震的能量以地震波的形式來釋放，大的地震在近場附近往往產生較強的地面運動，對地表建筑物造成很大的破壞。我國目前由這種破壞造成的地震災害非常嚴重。要建立有效的措施來防震減災其中比較關鍵的地方就是要深入認識強地面運動特征，在此基礎上才能有效研究和發展工程抗震方法與技術，減輕各類工程結構的地震破壞及其造成的經濟損失和人員傷亡。強地面運動動觀測是認識強地震動特征的主要手段。測量的物理量主要是直接與地震力相關的加速度。

為了進一步了解震源和斷層方面的特性，位移是相當關鍵的信息。理論上由加速度時程積分可得到速度時程，再次積分得到位移時程。然而由于各種原因，最典型的情形為地面傾斜，會帶來加速度方面的基線漂移，這樣所積分出的速度時程和位移時程都不準確，甚至根本就不可用。近幾年測震方面的前沿研究開始引入陀螺儀GPS等設備來測量地震動的旋轉分量。但陀螺儀和加速計類似都存在基線漂移問題，GPS技術存在缺少方位信息，更新頻率低的問題。

要更深入的認識地面運動的各種特性以及更詳盡的反演震源和斷層信息，必須突破現有的地面運動觀測方法，迫切需要一種設計相對簡單，能夠提供地震過程中精度更高的絕對位移數據的儀器。但是，如今國內外尚未有這種針對地震，能夠精確測量地震持續過程中地表絕對位移的傳感器。

發明內容

本實用新型的目的是針對在地震持續過程中，目前尚沒有適用于測量地表絕對位移的傳感器的現狀，提供一種基于非接觸性動態位移測試方法的磁懸浮地震絕對位移傳感器。

本實用新型為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種基于非接觸性動態位移測試方法的位移傳感器，包括控制系統，磁懸浮系統，非接觸式位移系統，其中，所述控制系統由控制器、霍爾偵測器、功率放大器、計算機組成；所述磁懸浮系統和非接觸式位移系統位于由鐵磁性材料制作的磁屏蔽罩內，所述磁屏蔽罩利用高磁導金屬錨固螺栓與地面固定；所述磁懸浮系統由水平方向并排設置的兩個以上的懸浮磁鐵組成，各懸浮磁鐵分別通過直線導軌懸空固定在磁屏蔽罩中，各懸浮磁鐵之間懸掛所述霍爾偵測器，各霍爾偵測器測量所述磁懸浮系統磁場的變化，其測量信號傳輸給所述控制器，控制器根據霍爾偵測器的信號產生控制信號經所述功率放大器控制所述直線導軌中的步進電機帶動相應的懸浮磁鐵水平移動，所述控制器包括將電信號轉為數字信號的信號轉換器、可實現負反饋電路以及閉環控制功能的Arduino電子平臺、UPS電源；所述非接觸式位移系統位于所述磁懸浮系統下方，由與一個懸浮釹鐵硼磁鐵固定在一起的單目相機，以及標靶圓組成，其中懸浮磁鐵的磁極與所述磁懸浮系統中懸浮磁鐵的磁極配合，使單目相機懸浮在磁屏蔽罩內，單目相機的鏡頭朝向磁屏蔽罩的底面，磁屏蔽罩的底面設置一排間隔均勻的所述標靶圓，單目相機的信號線與所述計算機連接；上述信號線穿過所述磁屏蔽罩時皆通過磁屏蔽管。

所述懸浮磁鐵為兩頭粗中間細的束腰圓柱形的釹鐵硼磁鐵，其外部包裹有由軟鐵磁材料制成的包層。