[發(fā)明專利]一種全封閉半罐式寬頻帶短基線水管傾斜儀

在審

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• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112595291A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 歐同庚;李農(nóng)發(fā);余劍鋒;關(guān)偉智;陳志高;耿麗霞;張吉慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地震局地震研究所;武漢地震科學儀器研究院有限公司
• 主分類號: G01C9/18
• 分類號: G01C9/18;G01C9/06
• 代理公司: 武漢誠儒知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 42265
• 代理人: 劉天鈺

本發(fā)明提供了一種全封閉半罐式寬頻帶短基線水管傾斜儀，包括兩個罐體，兩罐體的下部通過水管連通，罐體內(nèi)均設置有漂浮于液體上的浮體，所述罐體為全封閉式結(jié)構(gòu)，水管的長度為2～3m，罐體內(nèi)液體的液面高度位于水管的中線處；浮體的頂部設置有連接桿，連接桿通過罐體內(nèi)所設置的導向機構(gòu)進行水平方向的限位；該水管傾斜儀為全密封式并填充惰性氣體，解決蒸餾水易蒸發(fā)易變質(zhì)需補充、更換的問題，可實現(xiàn)永久不更換、不補充液體介質(zhì)；縮短了基線(水管)長度使安裝成本大幅降低，同時降低了儀器的固有周期，拓展了儀器的觀測頻帶，提高了儀器關(guān)鍵特性參數(shù)，保證儀器在清晰記錄固體潮信息的同時獲取短周期異常信息。

技術(shù)領域

本發(fā)明提供了一種全封閉半罐式寬頻帶短基線水管傾斜儀，尤其涉及一種基于平板式電容傳感器進行高精度檢測的短基線水管傾斜儀，屬于地震前兆監(jiān)測技術(shù)領域。

背景技術(shù)

傾斜儀是一種而且至今仍然是研究固體潮與地震前兆觀測的地形變基本儀器。傾斜儀用于長期測量混凝土大壩、面板壩、土石壩等水工建筑物的傾斜變化量，同樣適用于工民用建筑、道路、橋梁、隧道、路基、土建基坑等的傾斜測量，并可方便實現(xiàn)傾斜測量的自動化。

水管傾斜儀是最常見的傾斜儀的類型。與工民用水管儀不同，傳統(tǒng)的長基線水管傾斜儀用于自動測量地殼傾斜變化，在我國地震前兆監(jiān)測臺網(wǎng)中安裝使用多年。它的優(yōu)點是長基線水管傾斜儀使兩端水位測量的精確度要求較低，容易實現(xiàn)，并采用差分測量，降低共模干擾的影響，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，受環(huán)境干擾小，所以廣泛應用到地球動力學、大地傾斜、固體潮觀測、斷層形變等觀測中；在長期的使用中，工作人員發(fā)現(xiàn)其存在以下缺點：一是傳統(tǒng)的長基線水管傾斜儀采用連通管滿灌式原理，使用水介質(zhì)，其基線較長，基線須大于5m才有穩(wěn)定數(shù)據(jù)產(chǎn)出，才能對固體潮、地殼形變進行有效觀測；二是水流動的阻尼增大，自振周期較大，頻帶較窄，僅能測量較大范圍地傾斜運動的平均效應，而對特定點的傾斜運動觀測無能為力。對地殼長期變化和潮汐變化的觀測而言，儀器觀測要求精度高且長期穩(wěn)定。但儀器對70s以內(nèi)短周期地殼形變無法響應，特別是震前短、臨高頻異常信息缺失嚴重，這對用于地震預報的地震前兆觀測儀器來說有較大的不足。三是受氣壓及人員巡檢干擾較大，水管傾斜儀中容器滲漏、液體腐化和水管兩端的溫度差異等都是造成測量誤差的主要來源；須頻繁補充蒸發(fā)的蒸餾水，數(shù)據(jù)容易產(chǎn)生突跳；更換變質(zhì)蒸餾水會導致儀器數(shù)據(jù)短期不穩(wěn)定；安裝時需要開挖較長的洞體，安裝成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種全封閉半罐式寬頻帶短基線水管傾斜儀，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，該水管傾斜儀為全密封式并填充惰性氣體，解決蒸餾水易蒸發(fā)易變質(zhì)需補充、更換的問題，可實現(xiàn)永久不更換、不補充液體介質(zhì)；縮短了基線(水管)長度使安裝成本大幅降低，同時降低了儀器的固有周期，拓展了儀器的觀測頻帶，提高了儀器關(guān)鍵特性參數(shù)，保證儀器在清晰記錄固體潮信息的同時獲取短周期異常信息。

實現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為：

一種全封閉半罐式寬頻帶短基線水管傾斜儀，至少包括兩個罐體，罐體內(nèi)盛放有液體，兩罐體的下部通過水管連通，罐體內(nèi)均設置有漂浮于液體上的浮體，其特征在于：所述罐體為全封閉式結(jié)構(gòu)，所述水管為水平方向的直管，水管的長度為2～3m，罐體內(nèi)液體的液面高度位于水管內(nèi)高度的1/3～2/3處；浮體的頂部設置有一根豎直方向的連接桿，連接桿通過罐體內(nèi)所設置的導向機構(gòu)進行水平方向的限位且連接桿能夠沿豎向上下滑動；所述水管傾斜儀中還設置有將電容變化數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為位移數(shù)據(jù)的平板式電容位移傳感器，平板式電容位移傳感器中的金屬片位于罐體內(nèi)，包括相互平行設置的動片和定片，定片包括上定片和下定片，動片位于上定片和下定片之間，動片安裝于連接桿的頂端，下定片的中心處設置有供連接桿穿過的通孔，定片通過支架固定于罐體的內(nèi)部，動片和定片上均連接有導線，所述導線從罐體內(nèi)穿出并與平板式電容位移傳感器相連；