[发明专利]基于静电力平衡反馈控制的两自由度地壳形变观测装置

摘要

本发明公开了一种基于静电力平衡反馈控制的两自由度地壳形变观测装置，涉及地震前兆预警观测技术。固体潮汐信号和地壳形变旋转信号进入主体；主体、第1电容检测电路、第1PID控制电路、第1静电力驱动电路和主体依次闭环连接；主体、第2电容检测电路、第2PID控制电路、第2静电力驱动电路和主体依次闭环连接；第1静电力驱动电路和第2静电力驱动电路分别与加法器连接，输出固体潮汐电压信号；第1静电力驱动电路和第2静电力驱动电路分别与减法器连接，输出地壳形变旋转电压信号。本发明具有单点水平量和旋转量同时测量，观测频带广，动态范围大，线性度好；是一种地壳形变观测宽频带反馈式的仪器，适用于地震前兆预警。

主权项

1.一种基于静电力平衡反馈控制的两自由度地壳形变观测装置，其特征在于：包括主体(100)、第1电容检测电路(210)、第2电容检测电路(220)、第1PID控制电路(310)、第2PID控制电路(320)、第1静电力驱动电路(410)、第2静电力驱动电路(420)、电压馈入电路(500)、加法器(610)和减法器(620)；固体潮汐信号(A)和地壳形变旋转信号(B)进入主体(100)；主体(100)、第1电容检测电路(210)、第1PID控制电路(310)、第1静电力驱动电路(410)和主体(100)依次闭环连接；主体(100)、第2电容检测电路(220)、第2PID控制电路(320)、第2静电力驱动电路(420)和主体(100)依次闭环连接；第1静电力驱动电路(410)和第2静电力驱动电路(420)分别与加法器(610)连接，输出固体潮汐电压信号(C)；第1静电力驱动电路(410)和第2静电力驱动电路(420)分别与减法器(620)连接，输出地壳形变旋转电压信号(D)；所述的主体(100)包括基座(101)、第1支撑脚(1021)、第2支撑脚(1022)、第3支撑脚(1023)、动极板(103)、第1定极板(1041)、第2定极板(1042)、悬丝(105)、支架(106)和外壳(107)、悬丝固定调整器(108)、悬丝屏蔽管(109)、侧位止位螺钉(110)和正位止位螺钉(111)；外壳(107)和基座(101)上下连接组成一封闭的整体，在基座(101)下面设置有呈等腰直角三角形排列的第1支撑脚(1021)、第2支撑脚(1022)、第3支撑脚(1023)；在外壳(107)内壁设置有支架(106)，在支架(106)的两边分别设置有互为平行的第1定极板(1041)和第2定极板(1042)，在支架(106)的顶部中央设置有悬丝固定调整器(108)；悬丝固定调整器(108)、悬丝(105)和动极板(103)上下依次连接，动极板(103)在第1定极板(1041)和第2定极板(1042)之间，均和基座(101)的等腰边平行；在悬丝(105)外套装有固定在支架(106)上的悬丝屏蔽管(109)；在动极板(103)的两侧和上面设置有固定在支架(106)上的6个侧位止位螺钉(110)；在第1定极板(1041)和第2定极板(1042)的工作面分别设置有4个正位止位螺钉(111)；所述的基座(101)是一种等腰直角三角形的金属块；所述的支撑脚包括依次连接的手轮、螺杆和脚垫，3个脚垫分别设计成点、线、面的形状，基座(101)的直角固定螺纹孔对应于点形状的脚垫，和动极板(103)平行的固定螺纹孔对应于线形状的脚垫，和动极板(13)垂直的固定螺纹孔对应于面形状的脚垫；所述的第1定极板(1041)和第2定极板(1042)结构相同，是一种由K9光学玻璃做成的长方体平板，每个定极板朝向动极板(103)的面为工作面，其工作面设置有两条面积相等的镀金层，厚度约为1μm；所述的悬丝固定调整器(108)包括支架环(1081)、活动块(1082)、微调螺钉(1083)和悬丝固定块(1084)；在支架环(1081)内通过6个微调螺钉(1083)和活动块(1082)连接，在活动块(1082)的中间设置有悬丝固定块(1084)；所述的支架环(1081)是一种金属环，在中心Y方向上设置有2个对称的螺纹孔，在中心X方向上下设置有4个对称的螺纹孔；活动块(1082)是一种金属块，左右边垂直平行，上下为弧形，中心为通孔；悬丝固定块(1084)是一种金属方块，用螺钉将通过悬丝固定块(1084)中心通孔的悬丝(105)卡住；第1电容检测电路(210)包括第1电容电桥电路(211)、第1电流放大电路(212)、第1交流电压放大电路(213)、第1同步解调电路(214)、第1低通滤波电路(215)、第1直流补偿放大电路(216)；第1定极板(1041)和第2定极板(1042)的一对前半部差动电容、第1电容电桥电路(211)、第1电流放大电路(212)、第1交流电压放大电路(213)、第1同步解调电路(214)、第1低通滤波电路(215)、第1直流补偿放大电路(216)依次连接，得到前半部差动电容电压值；第2电容检测电路(220)包括第2电容电桥电路(221)、第2电流放大电路(222)、第2交流电压放大电路(223)、第2同步解调电路(224)、第2低通滤波电路(225)、第2直流补偿放大电路(226)；第1定极板(1041)和第2定极板(1042)的一对后半部差动电容、第2电容电桥电路(221)、第2电流放大电路(222)、第2交流电压放大电路(223)、第2同步解调电路(224、)第2低通滤波电路(225)、第2直流补偿放大电路(226)依次连接，得到后半部差动电容电压值；所述的第1电容电桥电路(211)和第2电容电桥电路(221)是一种结构相同的通用电桥电路；第1电容电桥电路(211)检测的差动电容为第1定极板(1041)和第2定极板(1042)的一对前半部与动极板(103)形成的差动电容；第2电容电桥电路(221)检测的差动电容为第1定极板(1041)和第2定极板(1042)的一对后半部与动极板(103)形成的差动电容。