[实用新型]地震断层带岩石的断层面形貌测量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及断层面形貌测量领域，尤其是一种对野外以及实验室物理模拟的地震断层带岩石的三维断层面形貌扫描系统。

背景技术

地震时大部分断层位移发生在断层带内的主滑动面上，断层表面形貌是断层活动的产物并随断层活动而演化。准确描述天然断层面形貌对断层破裂性质和断层力学研究具有重要意义。断层表面形貌影响着断层滑动机制，在控制断层滑动方式方面扮演着重要角色，这对于实验室内的物理模拟过程同样重要。

在粘滑理论的研究中，也注意到断层面粗糙度及断层形貌特征的影响，这有助于加深对摩擦面应力分布非均匀性的理解。然而，在以往的物理模拟实验中，很少有人对实验样品表面粗糙度进行定量化的系统研究。缺乏高精度的粗糙度或者表面起伏量测量设备，没有适当的断层表面形貌表达指标参考。

容易想到，在这种断层面形貌定量化研究中，需要有高精度的形貌测量设备进行测量，且该形貌设备有三个关键问题需要解决：

首先，要确定样品扫描区域，并能准确定位扫描区域，实验样品及野外手表本尺寸范围100mm×500mm。

其次，要在选定的扫描区域内对断层面形貌的精确描述，并要确定扫描间隔以及实现扫描过程的时变控制；

再次，保证扫描分辨率达到微米量级，以保证断层形貌变化的精度。

而现有野外研究中常采用3D激光扫描仪对野外断层进行扫描，扫描范围大，但最好的扫描仪的分辨率为2mm，能把握全局的基本形态，不足以进行细节研究。对于实验室研究则常用电子探针(扫描范围仅几毫米)或者高精度激光测距仪也仅能在小测量范围内测量精度20微米量级上扫描。

现有的野外激光扫描仪的测量方式在准确性、稳定性方面不满足科学研究的精确性、复杂性等要求。现有成熟的电子探针技术，虽可满足精确性要求，但其结构和工作方式不适于长期运行及基于实验样品尺寸的整体扫描，且需要复杂的样品加工工艺，大大增加了实验资金需求和耗能成本。所以如何解决上述三点关键问题并实现相应的效果，便成为关键内容。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地震断层带岩石的断层面形貌测量系统，以解决实验室物理模拟实验中无法对实验样品断层面形貌进行精细化、定量化描述等问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种地震断层带岩石的断层面形貌测量系统，包括：运动扫描单元、控制单元和数据采集单元；其中，

所述运动扫描单元，与所述控制单元相耦接，用于接收所述控制单元的信号，并将运动过程的坐标信息通过所述运动单元传递给所述数据采集单元；

所述控制单元，与所述运动扫描单元和数据采集单元相耦接，用于发送控制信号给所述运动扫描单元和数据采集单元，并接收所述运动扫描单元发送的所述坐标信息传递给所述数据采集单元；

所述数据采集单元，与所述控制单元相耦接，用于接收该控制单元发送来的所述坐标信息，并结合发送来的控制信号进行采集和存储。

进一步地，其中，所述运动扫描单元包括：二维平移台、激光位移传感器、隔振光学平台和可调节支架台；其中，

所述二维平移台，与所述激光位移传感器、隔振光学平台和可调节支架台相连接，该二维平移台包括：两个方向垂直且基本结构一致的滑轨、显示前位移坐标的两个光栅尺以及为所述滑轨提供动力的两个伺服电动机组合而成；

所述激光位移传感器，设置在所述二维平移台下方，其用于测量被测样品的表面起伏及粗糙度变化；

所述隔振光学平台，设置在所述二维平移台的正下方，为采用四柱支撑的平台；

所述可调节支架台，与所述二维平移台和隔振光学平台相连接。

进一步地，其中，所述激光位移传感器包括：激光探头和控制器；所述激光探头为位移分辨率0.5微米、量程10mm、采样频率4KHz的激光探头。

进一步地，其中，所述控制单元，进一步用于接收所述运动扫描单元发送的坐标信息以及与该坐标相对应的激光位移传感器的测距数据进行结合产生三维坐标信息，将该三维坐标信息发送给所述数据采集单元。

进一步地，所述可调节支架台，包括两部分，其中，

第一部分包括：固定所述二维平移台的竖直框架和连接该二维平移台的转接板组合而成；

第二部分包括：可调节高度及倾斜度的水平实验台、四个支撑该水平实验台的带螺纹支柱、四组固定该水平实验台与带螺纹支柱的调节螺母、为该水平实验台提供中间承托柱、以及水平及倾斜测量仪组合而成。