專利名稱：四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地震監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及深井鉆孔應(yīng)變儀。
背景技術(shù)：
鉆孔應(yīng)變在地學(xué)觀測中的作用越來越重要，這種儀器可以彌補(bǔ)測震和GPS觀測的不足，在數(shù)秒直到數(shù)月的時(shí)段范圍里發(fā)揮高精度的優(yōu)勢，為研究地殼運(yùn)動提供觀測資料。如今，將鉆孔應(yīng)變儀與其它觀測儀器一起安裝在同一個(gè)鉆孔中進(jìn)行綜合觀測已經(jīng)成為ー種發(fā)
展趨勢。目前，國內(nèi)的四分量應(yīng)變觀測系統(tǒng)基本上為單檢測機(jī)構(gòu)工作，而考慮到四分量應(yīng)變觀測設(shè)備的安裝特殊性(需要采用水泥固化在井底)，當(dāng)儀器出現(xiàn)故障后，由于儀器用水泥與巖石固化為一體無法取出維修，所以只能報(bào)廢，使儀器長期可靠性沒有保障。此外，現(xiàn)有的四分量鉆孔應(yīng)變儀的電路部分，即信號拾取電路及調(diào)零電路的效率及精度有待改進(jìn)，其限制了四分量鉆孔應(yīng)變儀可安裝的深度。因此，還需要對四分量鉆孔應(yīng)變儀的電路部分做出新的設(shè)計(jì)，以使得四分量鉆孔應(yīng)變儀在深井下依然能夠保證信號拾取的可靠性及對設(shè)備調(diào)零的有效性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型g在提供ー種新型的四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，降低保費(fèi)率；此外，g在對四分量鉆孔應(yīng)變儀的電路部分做出改進(jìn)，使得其能夠滿足深井作業(yè)。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下ー種四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，包括井上設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，井下設(shè)置的主四分量應(yīng)變儀及連接井上井下的信號線纜，其特征在干還包括井下設(shè)置的輔助四分量應(yīng)變儀。所述四分量應(yīng)變儀的信號拾取電路包括激勵(lì)源、高頻變壓器、三極板電容器、前置放大器、調(diào)相器及解調(diào)器；三極板電容器的上下兩極板固定，中間極板可動并與四分量應(yīng)變儀的弾性管相連；激勵(lì)源產(chǎn)生的穩(wěn)幅振蕩高頻信號經(jīng)高頻變壓器成為兩個(gè)幅度相同、方向相反的正弦波信號并分別施加到電容器的上下極板；前置放大器輸入端接中間極板，輸出端接解調(diào)器；調(diào)相器對激勵(lì)源的信號調(diào)相后，輸出參考信號給解調(diào)器；解調(diào)器對前置放大器輸出的信號進(jìn)行解調(diào)，得到四分量應(yīng)變儀的弾性管形變的實(shí)際波形信號。所述四分量應(yīng)變儀的調(diào)零電路包括低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換器、調(diào)零控制模塊及標(biāo)定/調(diào)零電路；低通濾波器對所述解調(diào)器輸出的信號進(jìn)行低通濾波處理；AD轉(zhuǎn)換器將經(jīng)低通濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入給調(diào)零控制模塊；調(diào)零控制模塊將接收到的數(shù)字信號提供給工作人員，接收工作人員發(fā)出的調(diào)零命令，并生成調(diào)零控制信號；標(biāo)定/調(diào)零電路根據(jù)調(diào)零控制信號對所述三極板電容器的中間極板進(jìn)行位置調(diào)零。本實(shí)用新型通過在觀測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置ー主、一輔兩個(gè)四分量應(yīng)變儀，増加了系統(tǒng)的可靠性，避免了因ー個(gè)裝置損壞就使得整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的情形。此外，本實(shí)用新型還針對四分、量應(yīng)變儀的電路部分做了改進(jìn)，使得信號拾取電路更靈敏、數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，同時(shí)增設(shè)了自動調(diào)零電路，可以滿足深井下對設(shè)備的自動、精確調(diào)零操作。

圖I為實(shí)施例提供的四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)的構(gòu)成框圖。圖2為實(shí)施例提供的一主、一輔兩個(gè)四分量應(yīng)變儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。圖3為實(shí)施例提供的四分量應(yīng)變儀的信號拾取電路及調(diào)零電路的示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)施例提供的四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，包括井上設(shè)置的數(shù)據(jù) 存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，井下設(shè)置的主四分量應(yīng)變儀、輔助四分量應(yīng)變儀，以及連接井上井下的信號線纜。如圖2所不,具體設(shè)置井下部分時(shí),主四分量應(yīng)變儀11和輔助四分量應(yīng)變儀12同軸上下布置。當(dāng)然還要設(shè)置一些輔助的機(jī)構(gòu)，如在輔助四分量應(yīng)變儀12下端裝設(shè)下井導(dǎo)錐13，在主四分量應(yīng)變儀11上端裝設(shè)扶正器14和吊環(huán)15。上述各器件本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)屬現(xiàn)有技術(shù)，本文將不再贅述。本實(shí)施例對主四分量應(yīng)變儀11和輔助四分量應(yīng)變儀12內(nèi)部電路的改進(jìn)主要體現(xiàn)在信號拾取電路的傳感器采用精密差分電容位移檢測技術(shù)，來測量在地應(yīng)力作用下，弾性管發(fā)生的微小形變。如圖3所示，四分量應(yīng)變儀的信號拾取電路包括激勵(lì)源、高頻變壓器、三極板電容器、前置放大器、調(diào)相器及解調(diào)器；三極板電容器的上下兩極板固定，中間極板可動并與四分量應(yīng)變儀的弾性管相連；激勵(lì)源產(chǎn)生的穩(wěn)幅振蕩高頻信號經(jīng)高頻變壓器成為兩個(gè)幅度相同、方向相反的正弦波信號并分別施加到電容器的上下極板；前置放大器輸入端接中間極板，輸出端接解調(diào)器；調(diào)相器對激勵(lì)源的信號調(diào)相后，輸出參考信號給解調(diào)器；解調(diào)器對前置放大器輸出的信號進(jìn)行解調(diào)，得到四分量應(yīng)變儀的弾性管形變的實(shí)際波形信號。其基本原理是弾性管的形變會造成極板電容片之間的相對位移，從而帶來雙邊的電容量的不平衡，中間極板將感應(yīng)出高頻的微弱電壓信號，該電壓信號經(jīng)過高輸入阻抗的前置放大電路單元提取，然后送到解調(diào)電路單元解調(diào)成原始信號。此外，本實(shí)施例所用四分量應(yīng)變儀還采用電子調(diào)零方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)零，以確保儀器在安裝井下O 1000米的工作均位于零點(diǎn)狀態(tài)。如圖3所示，調(diào)零電路包括低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換器、調(diào)零控制模塊及標(biāo)定/調(diào)零電路；低通濾波器對所述解調(diào)器輸出的信號進(jìn)行低通濾波處理；AD轉(zhuǎn)換器將經(jīng)低通濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入給調(diào)零控制模塊；調(diào)零控制模塊將接收到的數(shù)字信號提供給工作人員，接收工作人員發(fā)出的調(diào)零命令，并生成調(diào)零控制信號；標(biāo)定/調(diào)零電路根據(jù)調(diào)零控制信號對所述三極板電容器的中間極板進(jìn)行位置調(diào)零。AD轉(zhuǎn)換器采用大動態(tài)范圍的24位Σ -Λ A/D (CS5371+CS5376套片)。本實(shí)用新型為了提高系統(tǒng)的長期可靠性和穩(wěn)定性，其傳感器的供電、通訊端ロ均內(nèi)置多級避雷保護(hù)。以上實(shí)施例僅為充分公開而非限制本實(shí)用新型，基于本實(shí)用新型創(chuàng)作主g的未經(jīng)創(chuàng)造性勞動的等同替換、相同特征點(diǎn)數(shù)目的擴(kuò)充，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型揭露的范圍。
權(quán)利要求1.ー種四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，包括井上設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，井下設(shè)置的主四分量應(yīng)變儀及連接井上井下的信號線纜，其特征在干還包括井下設(shè)置的輔助四分量應(yīng)變儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，其特征在于四分量應(yīng)變儀的信號拾取電路包括激勵(lì)源、高頻變壓器、三極板電容器、前置放大器、調(diào)相器及解調(diào)器 三極板電容器的上下兩極板固定，中間極板可動并與四分量應(yīng)變儀的弾性管相連；激勵(lì)源產(chǎn)生的穩(wěn)幅振蕩高頻信號經(jīng)高頻變壓器成為兩個(gè)幅度相同、方向相反的正弦波信號并分別施加到電容器的上下極板；前置放大器輸入端接中間極板，輸出端接解調(diào)器；調(diào)相器對激勵(lì)源的信號調(diào)相后，輸出參考信號給解調(diào)器；解調(diào)器對前置放大器輸出的信號進(jìn)行解調(diào)，得到四分量應(yīng)變儀的弾性管形變的實(shí)際波形信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，其特征在于所述四分量應(yīng)變儀的調(diào)零電路包括低通濾波器、AD轉(zhuǎn)換器、調(diào)零控制模塊及標(biāo)定/調(diào)零電路；低通濾波器對所述解調(diào)器輸出的信號進(jìn)行低通濾波處理;AD轉(zhuǎn)換器將經(jīng)低通濾波后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入給調(diào)零控制模塊；調(diào)零控制模塊將接收到的數(shù)字信號提供給工作人員，接收工作人員發(fā)出的調(diào)零命令，并生成調(diào)零控制信號；標(biāo)定/調(diào)零電路根據(jù)調(diào)零控制信號對所述三極板電容器的中間極板進(jìn)行位置調(diào)零。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種四分量鉆孔應(yīng)變儀觀測系統(tǒng)，包括井上設(shè)置的數(shù)據(jù)存儲網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、井下設(shè)置的主四分量應(yīng)變儀及連接井上井下的信號線纜，還包括井下設(shè)置的輔助四分量應(yīng)變儀。本實(shí)用新型通過在觀測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一主、一輔兩個(gè)四分量應(yīng)變儀，增加了系統(tǒng)的可靠性，避免了因一個(gè)裝置損壞就使得整個(gè)系統(tǒng)癱瘓的情形。此外，本實(shí)用新型還針對四分量應(yīng)變儀的電路部分做了改進(jìn)，使得信號拾取電路更靈敏、數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，同時(shí)增設(shè)了自動調(diào)零電路，可以滿足深井下對設(shè)備的自動、精確調(diào)零操作。
文檔編號G01B7/16GK202452947SQ20112050065
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者周超, 莫平安, 陳潔, 雷永強(qiáng) 申請人:珠海市泰德企業(yè)有限公司