μm级形貌测量系统——一种新型的断层面微观形貌测量技术

发布时间：2021-04-16 20:10

　　获取高精度断层面形貌对微观断层面形貌与地震成核、破裂扩展及终止的相关性研究具有重要意义。为了提高断层面形貌的测量精度、克服现有测量方法的不足,我们研发了一套具有自主知识产权的μm级形貌测量系统。经过测试,该新型μm级形貌测量系统具有以下特征:1)其平面定位（x轴与y轴方向）精度优于3. 5μm,垂向测量精度优于4. 5μm,水平分辨率可达0. 62μm,垂向分辨率为0. 25μm; 2)该系统在垂向发射激光束,可测量形貌面中大倾角的凹谷区域,避免产生数据空白,可获得完整的形貌测量结果,具有较强的陡峭表面测量能力; 3)该系统具有较大的测量量程（30cm×30cm）,测量大尺度样品时,可避免多次测量数据的配准拼接以及由此带来的误差。运用该形貌测量系统,可对实验断层面进行扫描并获得高分辨率的形貌数据,能够满足μm级尺度上的形貌分析要求。 

【文章来源】：地震地质. 2020,42(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：13 页

【部分图文】：

工作流程图

形貌测量系统的整体轮廓及激光测距工作的原理图

软件界面分为显示与参数设置2个部分(图3)。显示部分(下部)主要展示激光测量传感器在二维平移台范围内的实时位置。参数设置部分(上部)依据不同功能又可分为5个模块:1)运动模块(Move)，主要用来控制激光测量传感器在二维平移台上的初始运动并实时显示其坐标信息;2)扫描目标区设置模块(Set parameters of scan area)，其功能为通过运动模块移动激光点的位置来确定实际需要扫描的目标区域的4个角点;3)扫描方式设置模块(Scan method)，通过输入x轴的运动速度指令来控制扫描点云的间隔(分辨率)、输入y轴的间隔(step)来控制y轴方向上的点云间隔;4)预扫描模块(Pre-scan)，主要作用包括查看目标区垂向的z值是否超过了激光测量传感器的量程、预估在预设速度下的扫描时间及扫描数据文件的大小，为操作者的进一步决策提供依据;5)储存模块(Scan)，主要功能是保存扫描结果。扫描操作主要包括:1)确定待扫描的区域;2)预估待扫描区域的扫描时间及扫描文件的大小;3)按照预设的扫描区域修改方案分割待扫描区;4)对扫描区域或分割扫描区域进行扫描得到形貌面的空间坐标数据;5)扫描标准板，调平扫描数据，计算调平后结果的标准方差作为扫描仪的测量精度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]三维表面粗糙度测量方法综述[J]. 何宝凤,丁思源,魏翠娥,刘柄显,石照耀.  光学精密工程. 2019(01)
[2]双向压缩条件下非均匀断层标本变形过程中的声发射活动特征[J]. 蒋海昆,马胜利,周焕鹏,侯海峰,戴磊,郑建常.  地震学报. 2006(03)
[3]沉积岩破裂面的摩擦特性试验研究[J]. 何满潮,胡江春,熊伟,刘成禹.  中国矿业. 2005(05)
[4]表面粗糙度测量方法综述[J]. 刘斌,冯其波,匡萃方.  光学仪器. 2004(05)
[5]岩石构造对声发射统计特征的影响[J]. 刘力强,马胜利,马瑾,雷兴林,楠濑勤一郎,西泽修,JouniauxL.  地震地质. 1999(04)

博士论文
[1]断层失稳过程超动态变形时空模式的实验研究[D]. 李世念.中国地震局地质研究所 2017



本文编号：3142092