一种地槽式短基线应变仪的制作方法

本实用新型涉及一种地学观测仪器，更具体的讲是一种地槽式短基线应变仪。

技术背景

在山洞用于大地应变测量仪器有多种，基本方式是在山洞规划北南方向、东西方向进行测量，每个方向设置两个观测墩，安装仪器测量两个墩子中心水平方向的微小位移。国外多以石英管做基线长度10m-30m不等，国内多以铟钢金属线做基线，长度也在10m以上。

因为山洞的恒温条件差别较大，目前国内此类仪器受温度及人员进入影响较大。长基线应变仪频响较低，对于地震波及地脉动信号拾取能力较差。山洞开凿造过程有较大的机械破坏作用，安装仪器的观测墩很少有原生基岩，大部分观测墩是后期混凝土浇注或者大块方形石材水泥固定在较为完整的基岩上，影响到稳定性指标。

技术实现要素：

为提高应变仪的抗干扰能力和高频相应能力，本实用新型提供一种长度1-2m的短基线伸缩仪，安装在基岩槽中的应变仪，通过竖管将石英管和电容传感器封装起来，隔离潮湿与气流的干扰；使用高精度压电陶瓷促动器做调零和标定机构；借鉴传统的钻孔应变安装方式，在基岩操中使用高质量膨胀水泥进行固结，使岩石的应变变化可靠的传递给应变仪。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种地槽式短基线应变仪,包括传感器固定台、促动器固定台和连接套筒，所述传感器固定台和促动器固定台底部设有密封堵，顶部设有竖管，所述竖管顶部设有密封塞；所述传感器固定台和促动器固定台侧壁上设有连接套，所述连接套筒通过连接套分别与传感器固定台和促动器固定台连接，所述连接套筒内设有石英管；所述传感器固定台上方设有电容传感器和电缆，所述电容传感器包括大电容极板、小电容极板、陶瓷电路板和前置电路，所述大电容极板通过短石英管固定在传感器固定台上，所述小电容极板设置在石英管的端部，所述大电容极板和小电容极板分别通过金属弹片与陶瓷电路板连接，小电容极板所连接的金属弹片起到径向限位作用，仅可以延石英管轴向移动；所述陶瓷电路板上插接有前置电路，所述前置电路与电缆连接，所述电缆穿过传感器固定台上方竖管的密封塞；所述促动器固定台上设有压电陶瓷促动器，所述压电陶瓷促动器与所述石英管的另一端连接，所述压电陶瓷促动器分别通过主电磁铁和电磁铁锁紧，所述主电磁铁和电磁铁连接控制电缆，所述控制电缆穿过促动器固定台上方竖管的密封塞。

进一步的，上述石英管直径为16mm。

进一步的，上述主电磁铁设置在靠近石英管的一侧，所述主电磁铁的锁紧压力是0.5MPa，所述电磁铁设置在远离石英管的一侧，所述电磁铁的锁紧压力是0.2MPa。

进一步的，上述竖管为不锈钢管。

进一步的，上述传感器固定台轴线与促动器固定台轴线之间的距离为1-2m。

仪器两端使用不锈钢加工应变仪包括传感器固定台和促动器固定台，一端固定电容传感器、一端固定标定与调零用的压电陶瓷促动器。两个端点的微弱位移使用直径16mm的石英管传递给电容传感器；电容传感器将石英管轴向位移转换为电信号；当轴向的位移变化超出测量范围时，使用压电陶瓷促动器进行调整，压电陶瓷促动器左侧设置主电磁铁，右侧设置电磁铁，主电磁铁和电磁铁径向锁紧，锁紧方式是断电锁紧方式，左侧主电磁铁的锁紧压力是50N，右侧电磁铁的锁紧压力是20N ；调节方式是，当石英管需要向左移动时，左侧主电磁铁通电松开-压电陶瓷促动器加电伸长1um-左侧主电磁铁断电锁紧-右侧电磁铁通电松开-压电陶瓷促动器断电缩短-右侧电磁铁断电锁紧，完成一个向左侧移动1um的动作，反复重复上述动作，则石英管步距1um的位移，沿着轴向向左运动；反之则向右运动；当需要对电学系统进行标定时，左侧主电磁铁通电松开，压电陶瓷促动器加电-断电完成一个标定过程。

本实用新型的有益效果是：密封塞、竖管、传感器固定台、密封堵、连接套、连接套筒、促动器固定台构成一个密封腔体，保证腔体内干燥和电磁屏蔽；石英管封装在密闭的空间内，用水泥埋设在深度1m的基岩槽中，避免了山洞中温度和湿度的干扰；注重寿命的提高，只有前置电路寿命为15-20年，损坏后打开密封塞用工具拔插更换，其他部件寿命可视为永久性；短基线占地空间小，并且将频响提高到1000hz，准确率大大提高。

附图说明

图1是本实用新型的纵向剖面图示意图；

图2是图1的AA剖面示意图；

图中： 1.密封塞；2.电缆；3.竖管；4.前置电路；5.陶瓷电路板；6.短石英管；7.金属弹片；8.传感器固定台；9.大电容极板；10.密封堵；11.小电容极板；12.连接套；13.石英管；14.连接套筒；15.促动器固定台；16.压电陶瓷促动器；17.主电磁铁；18.电磁铁；19.控制电缆；20.密封塞；21.竖管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本实用新型，但并不因此限制本实用新型。

实施例1

一种地槽式短基线应变仪,包括传感器固定台8、促动器固定台15和连接套筒14，所述传感器固定台8和促动器固定台15底部设有密封堵10，顶部分别设有竖管3和竖管21，所述竖管3顶部设有密封塞1，所述竖管21顶部设有密封塞20；所述传感器固定台8和促动器固定台15侧壁上设有连接套12，所述连接套筒14通过连接套12分别与传感器固定台8和促动器固定台15连接，所述连接套筒14内设有石英管13；所述传感器固定台8上方设有电容传感器和电缆2，所述电容传感器包括大电容极板9、小电容极板11、陶瓷电路板5和前置电路4，所述大电容极板9通过短石英管6固定在传感器固定台8上，所述小电容极板11设置在石英管13的端部，所述大电容极板9和小电容极板11分别通过金属弹片7与陶瓷电路板5连接，所述陶瓷电路板5上插接有前置电路4，所述前置电路4与电缆2连接，所述电缆2穿过促动器固定台8上方竖管3的密封塞1；所述促动器固定台15上设有压电陶瓷促动器16，所述压电陶瓷促动器16与所述石英管13的另一端连接，所述压电陶瓷促动器16分别通过主电磁铁17和电磁铁18锁紧，所述主电磁铁17和电磁铁18连接控制电缆19，所述控制电缆19穿过促动器固定台15上方竖管21的密封塞20。