专利名称：四分量钻孔应变仪观测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地震监测领域，具体涉及深井钻孔应变仪。
背景技术：
钻孔应变在地学观测中的作用越来越重要，这种仪器可以弥补测震和GPS观测的不足，在数秒直到数月的时段范围里发挥高精度的优势，为研究地壳运动提供观测资料。如今，将钻孔应变仪与其它观测仪器一起安装在同一个钻孔中进行综合观测已经成为ー种发
展趋势。目前，国内的四分量应变观测系统基本上为单检测机构工作，而考虑到四分量应变观测设备的安装特殊性(需要采用水泥固化在井底)，当仪器出现故障后，由于仪器用水泥与岩石固化为一体无法取出维修，所以只能报废，使仪器长期可靠性没有保障。此外，现有的四分量钻孔应变仪的电路部分，即信号拾取电路及调零电路的效率及精度有待改进，其限制了四分量钻孔应变仪可安装的深度。因此，还需要对四分量钻孔应变仪的电路部分做出新的设计，以使得四分量钻孔应变仪在深井下依然能够保证信号拾取的可靠性及对设备调零的有效性。

实用新型内容本实用新型g在提供ー种新型的四分量钻孔应变仪观测系统，提高系统的可靠性，降低保费率；此外，g在对四分量钻孔应变仪的电路部分做出改进，使得其能够满足深井作业。实现上述目的的技术方案如下ー种四分量钻孔应变仪观测系统，包括井上设置的数据存储、网络传输设备，井下设置的主四分量应变仪及连接井上井下的信号线缆，其特征在干还包括井下设置的辅助四分量应变仪。所述四分量应变仪的信号拾取电路包括激励源、高频变压器、三极板电容器、前置放大器、调相器及解调器；三极板电容器的上下两极板固定，中间极板可动并与四分量应变仪的弾性管相连；激励源产生的稳幅振荡高频信号经高频变压器成为两个幅度相同、方向相反的正弦波信号并分别施加到电容器的上下极板；前置放大器输入端接中间极板，输出端接解调器；调相器对激励源的信号调相后，输出參考信号给解调器；解调器对前置放大器输出的信号进行解调，得到四分量应变仪的弾性管形变的实际波形信号。所述四分量应变仪的调零电路包括低通滤波器、AD转换器、调零控制模块及标定/调零电路；低通滤波器对所述解调器输出的信号进行低通滤波处理；AD转换器将经低通滤波后的模拟信号转换为数字信号，并输入给调零控制模块；调零控制模块将接收到的数字信号提供给工作人员，接收工作人员发出的调零命令，并生成调零控制信号；标定/调零电路根据调零控制信号对所述三极板电容器的中间极板进行位置调零。本实用新型通过在观测系统内设置ー主、一辅两个四分量应变仪，増加了系统的可靠性，避免了因ー个装置损坏就使得整个系统瘫痪的情形。此外，本实用新型还针对四分、量应变仪的电路部分做了改进，使得信号拾取电路更灵敏、数据更加精准，同时增设了自动调零电路，可以满足深井下对设备的自动、精确调零操作。

图I为实施例提供的四分量钻孔应变仪观测系统的构成框图。图2为实施例提供的一主、一辅两个四分量应变仪的机械结构图。图3为实施例提供的四分量应变仪的信号拾取电路及调零电路的示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实施例提供的四分量钻孔应变仪观测系统，包括井上设置的数据 存储、网络传输设备，井下设置的主四分量应变仪、辅助四分量应变仪，以及连接井上井下的信号线缆。如图2所不,具体设置井下部分时,主四分量应变仪11和辅助四分量应变仪12同轴上下布置。当然还要设置一些辅助的机构，如在辅助四分量应变仪12下端装设下井导锥13，在主四分量应变仪11上端装设扶正器14和吊环15。上述各器件本身的机械结构属现有技术，本文将不再赘述。本实施例对主四分量应变仪11和辅助四分量应变仪12内部电路的改进主要体现在信号拾取电路的传感器采用精密差分电容位移检测技术，来測量在地应力作用下，弾性管发生的微小形变。如图3所示，四分量应变仪的信号拾取电路包括激励源、高频变压器、三极板电容器、前置放大器、调相器及解调器；三极板电容器的上下两极板固定，中间极板可动并与四分量应变仪的弾性管相连；激励源产生的稳幅振荡高频信号经高频变压器成为两个幅度相同、方向相反的正弦波信号并分别施加到电容器的上下极板；前置放大器输入端接中间极板，输出端接解调器；调相器对激励源的信号调相后，输出參考信号给解调器；解调器对前置放大器输出的信号进行解调，得到四分量应变仪的弾性管形变的实际波形信号。其基本原理是弾性管的形变会造成极板电容片之间的相对位移，从而带来双边的电容量的不平衡，中间极板将感应出高频的微弱电压信号，该电压信号经过高输入阻抗的前置放大电路单元提取，然后送到解调电路单元解调成原始信号。此外，本实施例所用四分量应变仪还采用电子调零方式实现系统的调零，以确保仪器在安装井下O 1000米的工作均位于零点状态。如图3所示，调零电路包括低通滤波器、AD转换器、调零控制模块及标定/调零电路；低通滤波器对所述解调器输出的信号进行低通滤波处理；AD转换器将经低通滤波后的模拟信号转换为数字信号，并输入给调零控制模块；调零控制模块将接收到的数字信号提供给工作人员，接收工作人员发出的调零命令，并生成调零控制信号；标定/调零电路根据调零控制信号对所述三极板电容器的中间极板进行位置调零。AD转换器采用大动态范围的24位Σ -Λ A/D (CS5371+CS5376套片)。本实用新型为了提高系统的长期可靠性和稳定性，其传感器的供电、通讯端ロ均内置多级避雷保护。以上实施例仅为充分公开而非限制本实用新型，基于本实用新型创作主g的未经创造性劳动的等同替换、相同特征点数目的扩充，都应当属于本实用新型揭露的范围。
权利要求1.ー种四分量钻孔应变仪观测系统，包括井上设置的数据存储、网络传输设备，井下设置的主四分量应变仪及连接井上井下的信号线缆，其特征在干还包括井下设置的辅助四分量应变仪。
2.根据权利要求I所述的四分量钻孔应变仪观测系统，其特征在于四分量应变仪的信号拾取电路包括激励源、高频变压器、三极板电容器、前置放大器、调相器及解调器 三极板电容器的上下两极板固定，中间极板可动并与四分量应变仪的弾性管相连；激励源产生的稳幅振荡高频信号经高频变压器成为两个幅度相同、方向相反的正弦波信号并分别施加到电容器的上下极板；前置放大器输入端接中间极板，输出端接解调器；调相器对激励源的信号调相后，输出參考信号给解调器；解调器对前置放大器输出的信号进行解调，得到四分量应变仪的弾性管形变的实际波形信号。
3.根据权利要求2所述的四分量钻孔应变仪观测系统，其特征在于所述四分量应变仪的调零电路包括低通滤波器、AD转换器、调零控制模块及标定/调零电路；低通滤波器对所述解调器输出的信号进行低通滤波处理;AD转换器将经低通滤波后的模拟信号转换为数字信号，并输入给调零控制模块；调零控制模块将接收到的数字信号提供给工作人员，接收工作人员发出的调零命令，并生成调零控制信号；标定/调零电路根据调零控制信号对所述三极板电容器的中间极板进行位置调零。
专利摘要本实用新型公开一种四分量钻孔应变仪观测系统，包括井上设置的数据存储网络传输设备、井下设置的主四分量应变仪及连接井上井下的信号线缆，还包括井下设置的辅助四分量应变仪。本实用新型通过在观测系统内设置一主、一辅两个四分量应变仪，增加了系统的可靠性，避免了因一个装置损坏就使得整个系统瘫痪的情形。此外，本实用新型还针对四分量应变仪的电路部分做了改进，使得信号拾取电路更灵敏、数据更加精准，同时增设了自动调零电路，可以满足深井下对设备的自动、精确调零操作。
文档编号G01B7/16GK202452947SQ20112050065
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者周超, 莫平安, 陈洁, 雷永强 申请人:珠海市泰德企业有限公司