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CN106932818B - 一种用于检测旋转地震动的地震仪 - Google Patents

一种用于检测旋转地震动的地震仪 Download PDF

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CN106932818B CN201710323196.1A CN201710323196A CN106932818B CN 106932818 B CN106932818 B CN 106932818B CN 201710323196 A CN201710323196 A CN 201710323196A CN 106932818 B CN106932818 B CN 106932818B
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周宝峰
谢礼立
温瑞智
马新生
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Abstract

本发明的一种用于检测旋转地震动的地震仪，包括圆柱形壳体，壳体内壁中部设置有支撑环，支撑环内中心竖直设置有圆柱形的摆体，摆体侧壁与支撑环之间均匀连接有弹簧丝，壳体内上部设置有横臂，横臂末端连接有环形座，环形座底部与摆体顶部之间连接有两个长方形的弹性立片，两个弹性立片上均贴有应变片。本发明的有益效果是：结构简单，成本低，设计合理，能够较为准确地检测出旋转地震动，大大简化了现在的观测工作，操作简便，提高了观测效率。

Description

一种用于检测旋转地震动的地震仪
技术领域
本发明涉及一种用于检测旋转地震动的地震仪。
背景技术
目前，地震测量是一项关系到人民财产安全，国家稳定发展的前沿测量领域。地震测量技术，自张衡发明地动仪以来已有千年历史，地震测量手段越来越丰富，地震理论模型越来越完整。现代地震测量学认为，地震所引起的地球介质运动不再是人们常见的平面活动，而是一种复杂的多维运动，该运动不仅包括三个独立的平动分量，而且还包括三个独立的旋转分量。以往的文献一直致力于如何记录分析水平方向的位移，随着近几十年大小地震频发，地震数据越来越丰富，其中屡屡表现出多起具有扭转特征结构破坏的例子，因此地震波中的旋转分量逐渐引起工程领域内的重视。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种检测准确，抗干扰能力强的用于检测旋转地震动的地震仪。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种用于检测旋转地震动的地震仪，包括圆柱形且封闭的
壳体，所述壳体内壁中部设置有圆环形的支撑环，所述支撑环内中心竖直设置有圆柱形的摆体，所述摆体顶部中心与壳体顶部中心之间以及摆体底部中心与壳体底部中心之间均通过牵拉绳相连接，摆体侧壁与支撑环之间均匀连接有弹簧丝，壳体内上部设置有横臂，所述横臂末端连接有环形座，所述环形座底部与摆体顶部之间连接有两个长方形的弹性立片，两个弹性立片上均贴有应变片，并且两个弹性立片所在的平面互相垂直，摆体顶部中心与壳体顶部中心之间的牵拉绳穿过环形座的中心，所述应变片连接有蓄电池和控制器。
上述壳体顶部设置有电器仓，所述蓄电池、控制器设置在电器仓中心，所述控制器连接有无线通讯单元，所述无线通讯单元连接有天线，所述天线设置在电器仓顶部中心。
上述摆体的中部与支撑环的高度相同，支撑环均匀设置有三个固定点，每个固定点与摆体侧壁之间连接有两个弹簧丝，两个弹簧丝上下对称，并且一个弹簧丝斜向上延伸，另一个斜向下延伸。
本发明的有益效果是：结构简单，成本低，设计合理，能够较为准确地检测出旋转地震动，大大简化了现在的检测工作，操作简便，提高了检测效率。
附图说明
图1为本发明的剖面结构示意图。
图2为本发明部分剖面结构示意图。
其中：1壳体，2摆体，3牵拉绳，4弹簧丝，5支撑环，6应变片，7弹性立片，8环形座，9横臂，10蓄电池，11控制器，12电器仓，13天线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述：
如图1、2所示，本发明的一种用于检测旋转地震动的地震仪，包括圆柱形且封闭的壳体1，壳体1内壁中部设置有圆环形的支撑环5，支撑环5内中心竖直设置有圆柱形的摆体2，摆体2顶部中心与壳体1顶部中心之间以及摆体2底部中心与壳体1底部中心之间均通过牵拉绳3相连接，摆体2侧壁与支撑环5之间均匀连接有弹簧丝4，壳体1内上部设置有横臂9，横臂9末端连接有环形座8，环形座8底部与摆体2顶部之间连接有两个长方形的弹性立片7，两个弹性立片7上均贴有应变片6，并且两个弹性立片7所在的平面互相垂直，摆体2顶部中心与壳体1顶部中心之间的牵拉绳3穿过环形座8的中心，应变片6连接有蓄电池10和控制器11。
壳体1顶部设置有电器仓12，蓄电池10、控制器11设置在电器仓12中心，控制器11连接有无线通讯单元，无线通讯单元连接有天线13，天线13设置在电器仓12顶部中心。摆体2的中部与支撑环5的高度相同，支撑环5均匀设置有三个固定点，每个固定点与摆体2侧壁之间连接有两个弹簧丝4，两个弹簧丝4上下对称，并且一个弹簧丝4斜向上延伸，另一个斜向下延伸。
其工作原理为：旋转地震动是在无限的介质中发生的由于介质变形而传播的波动。由于地震到来时，地面运动包含平动和转动，为了避免平动的干扰，由于弹簧丝4的均匀拉力地面平动不会引起摆体2旋转，但地面的转动会使摆体2的旋转，摆体2在发生旋转位移的时候会将弹性立片7发生扭曲，从而使贴在弹性立片7上的应变片6发生电阻等的变化，并将信号传送给控制器11，控制器11根据电阻等变化推算出扭矩的大小，推导出摆体2的转角，从而进一步推导出旋转地震动的大小。采用两个所在平面垂直的弹性片可以同时检测到两个维度上的扭力，检测更加全面，而且取两者的平均值，使检测结果更加准确。计算出的结果通过无线通讯单元和天线发送给后台，进行实时检测。
由于摆体2上下用牵拉绳3拉住，所以摆体2的运动方程由摆体2的转动惯量和弹簧丝4的恢复力矩以及阻尼力矩决定。所以摆体2的运动方程为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
；式中，θ为摆体2相对于壳体1的转角，J为摆体2的转动惯量，B为阻尼系数，C为恢复力矩系数，它形式上与位移水平摆的运动方程是一样的，只是少了重力恢复力矩这一项，它不像水平摆既可以记录水平位移，又可以记录绕垂直轴的旋转，而是只记录旋转部分。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于检测旋转地震动的地震仪，其特征在于：包括圆柱形且封闭的壳体，所述壳体内壁中部设置有圆环形的支撑环，所述支撑环内中心竖直设置有圆柱形的摆体，所述摆体顶部中心与壳体顶部中心之间以及摆体底部中心与壳体底部中心之间均通过牵拉绳相连接，摆体侧壁与支撑环之间均匀连接有弹簧丝，壳体内上部设置有横臂，所述横臂末端连接有环形座，所述环形座底部与摆体顶部之间连接有两个长方形的弹性立片，两个弹性立片上均贴有应变片，并且两个弹性立片所在的平面互相垂直，摆体顶部中心与壳体顶部中心之间的牵拉绳穿过环形座的中心，所述应变片连接有蓄电池和控制器，所述摆体的中部与支撑环的高度相同，支撑环均匀设置有三个固定点，每个固定点与摆体侧壁之间连接有两个弹簧丝，两个弹簧丝上下对称，并且一个弹簧丝斜向上延伸，另一个斜向下延伸；所述壳体顶部设置有电器仓，所述蓄电池、控制器设置在电器仓中心，所述控制器连接有无线通讯单元，所述无线通讯单元连接有天线，所述天线设置在电器仓顶部中心。
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