专利名称：地震预测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过探测地震前异常电磁辐射信号预报地震的预测仪。
地震是一种对国民经济和人民生命财产有重大危害的自然现象，人们一直希望能够了解地震产生的原因，认识这种地震的活动规律，实现对强地震发生时间、地点和量级的准确预报，以便尽可能避免或减少强地震造成的损失。人们对地震的产生原因和预测地震的发生时间、地点及震级已作了不少的研究报导，如“Hayakawa and Fujinawa,Tokyo,1994。”介绍了地震前从DC至HF的各频段上都观测到异常电磁波；“地球物理学报，40，增刊，398-410,1997”文中阐明测定地震电磁辐射信号是除地震波以外获取地球内部信息的重要途径。但由于来自人类社会和自然界的干扰，以及地震前兆信息的复杂性和多变性，正确识别、提取和验证地震期间异常电磁波，建立地震预测的电磁波异常前兆图像，正是众望所待解决的问题。又如“地震学报，17,237-246,1995。”总结1976年唐山地震后在国内开展的5种观测仪器、0.01-20Hz超低频和几千赫至几十千赫的震前电磁辐射观测的成果，对40余次5级以上的地震进行的统计分析结果表明，震前出现电磁辐射异常的时间差别很大，大部分为2小时至4.5天，少数仅为几分钟，绝大多数地震震时没有观测到电磁辐射现象；震前电磁辐射是不连续的、阵发性的；异常信息时间越长、振辐越大，则地震也越大；异常信息是频率低的出现早，频率高的出现晚。最近Yumoto分析了1993年在日本Karimshima发生的几次地震，发现在震前16小时就出现了VLF波异常噪声辐射，频率在1.2KHz。“地震学报，18,272-275,1996”介绍了利用日本TOA观测系统，对1992年11月至1994年3月云南发生的13次4级以上地震进行了ULF和VLF电磁辐射的观测和研究，其中12个震例都观测到震前的异常信号，并认为电磁辐射异常信号对震情发展过程有较好的连续跟跟踪能力。“地震学报，17,81-88,1995”介绍利用空间电场仪研究了震前极低频电偶极子的形成和传播规律，指出震前垂直向极低频电场异常信号频谱与震中距有一定的相关关系。1996年11月17日至29日在新疆喀什地区8次4级以上地震期间，中国科学院地球物理所用感应式地磁脉动仪均发现在震前约24小时出现的超低频异常电磁辐射现象，这种震前超低频电磁辐射的主要特点是①在地震前24小时左右开始观测到0.1-0.5Hz频率范围的宽带异常电磁辐射，与常见的地磁脉动现象有明显差异；②异常电磁辐射是断断续续出现的，持续时间长短不等，最长可长达61min，最短只有0.5min，间隔时间也是随机；③震前超低频异常电磁辐射的影响区域距震中约1000公里左右；④震时观测不到这种超低频异常电磁辐射。但至今国内外没有一台基于震前异常电磁辐射的探测，能准确预测地震震源位置和震源覆盖范围，估算地震发生时刻、震源深度和震级的仪器。
本发明的目的是要提供一种地震预测仪，它能通过探测地震前异常电磁辐射信号，以达到准确预报地震的震源位置和震源的覆盖范围及估算出地震发生时间、震源深度和震级的效果。
本发明的技术方案为一种地震预测仪，包括由三维宽频带电磁信号接收探头、前置放大器、传输屏蔽电缆、主机及慢速磁带机构成，其主机内配有直流稳压电源、低通滤波器、50Hz陷波器、位置调节器、A/D转换器、GPS接收器、自校数字钟及带有键盘与鼠标的信号分析器，其中接收探头与前置放大器相连通，前置放大器由传输屏蔽电缆与主机的低通滤波器通道相连通，再连通50Hz陷波器，分成并联的两个支路，一个支路与慢速磁带机连通，另一支路与位置调节器连通，再与A/D转换器相连接，A/D转换器与信号分析器相连接，GPS接收器分别与A/D转换器、自校数字钟相连接，自校数字钟与慢速磁带机相连接。其工作原理为由地表面上放置的一组三维宽频带高灵敏感应探头，探测地表空间中微弱的电磁信号，对三个方向通道上的分量信号分别产生放大的输出电压信号。由于震前电磁信号可能极弱，要通过高灵敏度、低噪声、低温漂的前置放大器，将探头产生的输出信号再次放大。信号通过低通滤波器，选出甚低频、超低频电磁信号进行分析。为消除50Hz市电干扰，通过一个频响为50Hz的陷波器，除去放大信号中的市电干扰成份，得到所要探测的三个分量的电磁信号。与此同时，通过GPS接收器接收标准的秒信号，送入自校数字钟，从数字钟得到标准的时标信号。三分量电磁信号与标准的时标信号一方面作为模拟信号可直接输入慢速磁带机内用磁带记录下来，以备查找、检验；另一方面直接输入位置调节器，再进入A/D转换器，将三分量模拟信号和时标信号换成数字信号，送入信号分析器，GPS接收器接收的观测点定位数据也同时送入信号分析器。信号分析器能对电磁信号加以识别，选出电磁辐射类型的信号，并分别对三分量所选信号进行分析处理，达到预报测定地震的震源位置和震源覆盖范围及估算出地震发生时间、震源深度和震级的目的。
本发明的技术方案，其结构简单、安装方便、操作容易、设备能选购，成本费用不太贵。它能准确的测定地震前异常电磁辐射信号，对预报地震发生具有相对的正确性，值得推广应用。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明工作原理图。
图3为本发明的接收探头结构示意图。
图4a为本发明的前置放大器的外形示意图。
图4b为本发明的前置放大器的电源线路板电路图。
图4c为本发明的前置放大器的线路板电路图。
图5为本发明的传输电缆结构示意图。
图6为本发明的主机内线路板布置示意图。
图7为本发明的低通滤波器电路图。
图8为本发明的50Hz陷波器电路图。
图9为本发明的位置调节器线路图。
图10为本发明的A/D转换器工作原理图。
图11为本发明的GPS接收器工作原理图。
图12为本发明的自校钟工作原理图。
如图1-2所示，一种地震预测仪，包括由三维宽频带电磁信号接收探头(100)、前置放大器(200)、传输屏蔽电缆(300)、主机(400)及慢速磁带机(409)构成，其主机(400)内配有直流稳压电源(401)、低通滤波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置调节器(404)、A/D转换器(405)、GPS接收器(406)、自校数字钟(407)及带有键盘(901)与鼠标(902)的信号分析器(408)，其接收探头(100)与前置放大器(200)连通，前置放大器(200)由传输屏蔽电缆(300)与主机的低通滤波器(402)通道相连通，再连通50Hz陷波器(403)，然后分成并联的两个支路，一个支路与慢速磁带机(409)连通，另一支路与位置调节器(404)连通，位置调节器(404)再与A/D转换器(405)相连接，A/D转换器(405)与信号分析器(408)相连接，GPS接收器(406)分别与A/D转换器(405)、自校数字钟(407)相连接，自校数字钟(407)与慢速磁带机(409)相连接。
如图3所示，上述的接收探头(100)由中间的磁性铁芯(110)、支撑铁芯的支架(120)、固粘在支架上的引线板(150)、绕在里面的探测绕组(130)、绕在外面的标定绕组(140)、外侧套有带封盖(170)的套筒(160)及在探头一端的探测绕组(130)与标定绕组(140)中设有的屏蔽引线(180)等部分组成，探测绕组(130)的屏蔽引线的芯线(181)与绕组终端相连，屏蔽线的屏蔽线(182)与绕组始端相连，标定绕组(140)的屏蔽引线的芯线(183)与绕组终端相连，屏蔽引线的屏蔽线(184)与绕组始端相连。
如图4(a、b、c)所示，上述中的前置放大器(200)内装有稳压电源线路板(250)和前置放大器线路板(210)，电源线路板可交直流两用，可将220V市电转变成±8V的直流电供前置放大器使用，也可直接接入±8V的直流电源，电源线路板(250)上设有市电电源开关(271)、保险管(272)、接地点(273)及输出+8V与-8V直流电的接点(274、275)。前置放大器线路板(210)上设有三个通道的接点(211和212、221和222、231和232)分别与探头(100)的三个分量引出端相连接。
如图5所示，上述中的传输电缆(300)由防水外皮(301)、屏蔽层线(302)、内绝缘层(303)及塑皮芯线(304)组成。
如图6所示，主机(400)内配有直流稳压电源(401)、低通滤波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置调节器(404)、A/D转换器(405)、GPS接收器(406)、自校数字钟(407)和信号分析器(408)的线路板。如图7-12所示，低通滤波器(402)的三个通道的输出接点(555和556、565和566、575和576)分别与50Hz陷波器(403)的三个通道的输入接点(611和612、621和622、631和632)相连，然后，从陷波器(403)第1通道的输出接点(614、615)输出通道的电磁信号分成并联的两条支路，一条支路是将模拟信号直接送到慢速磁带机(409)，与磁带机(409)第1通道输入口相连，另一条支路分别与位置调节器(404)的第1通道的输入接点(651和652)相连，从陷波器(403)第2通道的输出接点(624和625)输出通道的电磁信号也分成并联的两条支路，一支路是将模拟信号直接送到慢速磁带机(409)，与磁带机(409)第2通道输入口相连，另一支路分别与位置调节器(404)的第2通道的输入接点(661和662)相连，从陷波器(403)第3通道的输出接点(634和635)输出的电磁信号也分成并联的两条支路，一支是将模拟信号直接送到慢速磁带机(409)，与磁带机(409)第4通道输入口相连，另一支路分别与位置调节器(404)的第3通道的输入接点(671、672)相连，位置调节器(404)三个通道的3个输出接点分别为(654和655、664和665、674和675)，输出每通道模拟信号，送入A/D转换器(405)中，将三通道的模拟信号转变成数字信号，并以1秒的采样率将数据暂存在单片机内，每10秒钟与信号分析器(408)通讯一次，向信号分析器(408)发送数字信号。位置调节器(404)的接点(655、665、675)与A/D转换器(405)的接点(710)相连，另外3个输出接点(654、664、674)分别与A/D转换器(405)的另3个接点(711、712、713)相连。与此同时，GPS接收器(406)不断地接收GPS的定时定位信号，将秒脉冲信号送入自校钟(407)中进行定时校对，并将时间定位信号送入A/D转换器(405)中成为与信号分析器(408)进行通讯的一部分数据。GPS接收器(406)的2个接点(810、811)分别与A/D转换器的2个接点(714、715)相连，1个接点(815)与自校钟(407)的1个接点(851)相连。自校钟(407)的另外2个接点(852、853)与磁带机(409)第3通道输入口相连，输出时标模拟信号，记录在磁带上。利用A/D转换器(405)的通讯串口，将三通道的秒采样数据和时间定位数据通过RS232接口插座(716)，每10秒钟与信号分析器(408)进行一次数据通讯，在信号分析器硬盘上建立以天为单位的数据文件。信号分析器(408)可由586以上微机或笔记本电脑改装而成，内装有特定软件，能按地震预测的新方法对电磁信号加以识别，选出电磁辐射类型的信号，并分别对三分量所选信号进行分析处理预报测定地震的震源位置和震源覆盖范围，估算出地震发生时间、震源深度和震级。
权利要求
1．一种地震预测仪，包括由三维宽频带电磁信号接收探头(100)、前置放大器(200)、传输屏蔽电缆(300)、主机(400)及慢速磁带机(409)构成，其主机(400)内配有直流稳压电源(401)、低通滤波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置调节器(404)、A/D转换器(405)、GPS接收器(406)、自校数字钟(407)及带有健盘(901)与鼠标(902)的信号分析器(408)，其特征在于接收探头(100)与前置放大器(200)连通，前置放大器(200)由传输屏蔽电缆(300)与主机的低通滤波器(402)通道相连通，再连通50Hz陷波器(403)，然后分成并联的两个支路，一个支路与慢速磁带机(409)连通，另一支路与位置调节器(404)连通，位置调节器(404)再与A/D转换器(405)相连通，A/D转换器(405)与信号分析器(408)相连接，GPS接收器(406)分别与A/D转换器(405)、自校数字钟(407)相连接，自校数字钟(407)与慢速磁带机(409)相连接。
2．根据权利要求1所述的地震预测仪，其特征在于接收探头(100)由中间的磁性铁芯(110)、支撑铁芯的支架(120)、固粘在支架上的引线板(150)、绕在里面的探测绕组(130)、绕在外面的标定绕组(140)、外侧套有带封盖(170)的套筒(160)及在探头一端的探测绕组(130)与标定绕组(140)中设有的屏蔽引线(180)等部分组成，探测绕组(130)的屏蔽引线的芯线(181)与绕组终端相连，屏蔽引线的屏蔽线(182)与绕组始端相连，标定绕组(140)的屏蔽引线的芯线(183)与绕组终端相连，屏蔽引线的屏蔽线(184)与绕组始端相连。
3．根据权利要求1所述的地震预测仪，其特征在于前置放大器(200)内装有稳压电源线路板(250)和前置放大器线路板(210)，电源线路板(250)上设有市电电源开关(271)、保险管(272)、接地点(273)及输出+8V与-8V直流电的接点(274、275)，前置放大器线路板(210)上设有三个通道的接点(211和212、221和222、231和232)分别与探头(100)的三个分量引出端相连接。
4．根据权利要求1所述的地震预测仪，其特征在于传输电缆(300)由防水外皮(301)、屏蔽层线(302)、内绝缘层(303)及塑皮芯线(304)组成。
5．根据权利要求1所述的地震预测仪，其特征在于低通滤波器(402)的三个通道的输出接头(555和556、565和566、575和576)分别与50Hz陷波器(403)的三个通道的输入接点(611和612、621和622、631和632)相连，陷波器(403)第1通道的输出接点(614、615)分别与磁带机(409)一个通道输入口、位置调节器(404)的第1通道的输入接点(651和652)相连，陷波器(403)第2通道的输出接点(624和625)分别与磁带机(409)第2通道输入口、位置调节器(404)第2通道的输入接点(661和662)相连，陷波器(403)第3通道的输出接点(634和635)分别与磁带机(409)第4通道输入口、位置调节器(404)的第3通道的输入接点(671、672)相连，位置调节器(404)三个通道的3个输出接点(655、665、675)与A/D转换器(405)的接点(710)相连，另外3个输出接点(654、664、674)分别与A/D转换器(405)的另3个接点(711、712、713)相连，GPS接收器(406)的2个接点(810、811)分别与A/D转换器的2个接点(714、715)相连，另1个接点(815)与自校钟(407)的1个接点(851)相连，自校钟(407)的另外2个接点(852、853)与磁带机(409)第3通道输入口相连。
全文摘要
本发明公开了一种地震预测仪,它由电磁信号接收探头、前置放大器、传输屏蔽电缆、稳压电源、低通滤波器、位置调节器、50Hz陷波器、A/D转换器。GPS接收器、信号分析器以及慢速磁带机构成,用于接收地震前异常电磁辐射信号,预测地震的震源位置和震源覆盖范围,估算出地震发生时间、震源深度和震级。该发明结构简单、安装方便、操作容易,测定灵敏、准确,以便尽可能避免或减少地震造成的损失,具有实际使用价值。
文档编号G01R33/035GK1236111SQ9910793
公开日1999年11月24日 申请日期1999年6月3日 优先权日1999年6月3日
发明者杨少峰, 杨旭 申请人:杨少峰, 杨旭