[实用新型]重力和倾斜固体潮综合观测仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种潮汐观测仪器，尤其涉及一种重力和倾斜固体潮综合观测仪。

背景技术

在行星固体潮研究中，为测量起潮力在某一给定点的分量，必须沿地方参考系的三个轴安置三种仪器，指向天顶的垂线方向安置重力仪，测量起潮力的垂直分量，即重力固体潮；在水平面内的两个水平方向安置倾斜仪，测量起潮力的南北和东西分量，即倾斜固体潮。

目前国内外大都分别以重力仪和倾斜仪观测固体潮的三个分量，这样或多或少地出现在某一给定点上观测了起潮力的垂直分量却忽略了观测起潮力的水平分量，或者情况相反。

重力与倾斜资料在地球科学两个主要领域--大地测量和地球物理中有很多种用途。利用全球分布的精密场固体潮和非潮汐变化资料研究地球动力学问题，是地学重要组成部分，也为地震监测提供依据。

地震前兆观测手段基本上是以硐体观测仪为主，全国已建成数百个硐体台站，为地震监测发挥了积极作用。但由于山洞分布不均，相当多需监测地区没有山，或者有山但开凿山洞费用昂贵，没有条件开凿山洞。形成地震前兆监测空白区，造成布局不够合理。随着科学技术发展，对观测数据的精度要求也越来越高，因此发展井下综合观测技术是地震前兆监测必由之路。众所周知，地震是发生在地球的深部，将仪器放在地下深处，才能更容易收集到地球内部信息。仪器安装在地下几十米以至数千米井下，能有效地克服地表环境因素的干扰，温度稳定，没有山洞中的气流和进人干扰影响，背景噪声小，易提高观测精度，是理想观测环境。仪器占地面积小，对地质条件限制小，不需开凿山洞，对山区没有依赖，可在绝大多数需要监测地方，甚至在海底安装，能在监测海底地震及其引起的海啸中发挥重要作用，可最大限度满足选点的合理性。开凿一个山洞比钻一口钻孔井的费用高出近百倍，而山洞的管理维护费用远远高于钻孔仪器，其经济性好。井下仪器还有布设周期短和易管理等特点。

本实用新型的技术要点和难点有：

①如何实现弹性系统小型化、高精度及高稳定度。

②如何为仪器提供面板格值常数及在线标定方法。

③解决置平系统分辨力与宽的调整范围问题。

④系统下井的定位和偶合技术

发明内容

本实用新型的目的就在于解决现有技术存在的上述要点和难点，提供一种重力和倾斜固体潮综合观测仪，不仅经济实用、易于安装布设、信噪比高，又能在同一给定点观测重力和倾斜固体潮，获得可靠、精密和连续的观测数据，满足了地球深部固体潮汐基础研究和地震监测需要。

要求：

①小型化、精密和稳定的弹性系统，实现井下重力固体潮观测；

②分辨力优于0.0002″的二维倾斜传感器，实现井下水平倾斜固体潮观测；

③高辨力(优于0.0001μm)小型差动电容微位移传感器，高稳定信号源以及相关的低噪声、高精度、格值稳定锁相放大器及静电反馈闭环测量系统；

④精密弹性系统控温，耐压、密封、恒温、防电磁屏蔽的仪器主体筒结构，适应井下环境，外部要设计定位调节和偶合锁定机构，满足井下安装与维修要求；

⑤数字化自动和远程控制置平、调摆、标定及数据记录和处理系统，开发总线控制技术及相应软件。

本实用新型的目的是这样实现的：

1、技术路线

(1)设计采用直径小(150mm左右)的线性平移结构弹性系统重力测项；

(2)采用两个独立的垂直摆结构，传感器为差动电容位移传感器；

(3)重力测量电路采用格值稳定的静电反馈闭环测量系统；

(4)倾斜测量也可采用锁相放大测量技术；

(5)采用隔热密封结构和高精度恒温系统；

(6)面板格值常数采用比测方法提供，在线标定采用静电方法；

(7)系统的置平、调摆采用机电反馈控制系统；

(8)通信采用无线(CDMA、GPRS等)或有线(Internet网络等)方式。

2、具体技术方案

如图1，本实用新型的结构是：在地面(A)上的系统主机箱(B)通过传输电缆线(C)与设置在钻孔井护套管(D)内的仪器本体(E)连接；

系统主机箱(B)包括电源、数据采集控制器、微型机算计机和通信部分；

如图2，所述的仪器本体(E)的结构是：在本体外壳(10)内，从上到下，包括依次连接的吊装孔(1)、压力弹簧(3)、支撑柱(4)、定向装置(5)、球头关节(6)、电路单元(7)、重力仪(9)、倾斜仪(11)、初置平装置(12)和精密置平装置(13)；