水管倾斜仪精密检测装置研究

发布时间：2020-03-29 21:11

【摘要】：地形变测量是研究地壳形变及固体潮的一种重要手段,它对地球动力学研究和地震前兆观测都具有重要意义。本文主要设计了水管倾斜仪检测装置,用于检测形变仪器的输入输出信号。检测装置测试的目的就是为了确定形变仪器的灵敏度和传递函数关键指标,为提高形变仪器观测数据的质量服务。。水管倾斜仪属于高精密形变仪器,其对温度、气压、湿度和外界干扰等环境因素十分敏感,因此对检测环境有极高的要求,同时对于检测设备也有较高的精度要求。根据水管倾斜仪的结构和工作原理,论述了现场检测法的检测原理和检测方法,尽管现场检测法能较好地测试出水管倾斜仪的灵敏度,但是该方法也存在一定的缺陷。根据现有的测试方法,提出了一种新的水管倾斜仪测试方法——整机测试法,该方法是利用微位移平台产生阶跃信号或者正弦信号,激光干涉仪记录微位移平台的位移变化量,数采记录位移换能器产生的电压变化量,通过数据处理得到水管倾斜仪的关键参数。本文设计了水管倾斜仪的整机检测系统,提出了检测平台的设计指标,明确了整机检测系统的功能要求。该系统为“三段式”的结构,将水管倾斜仪的钵体和标定装置视为相互联系的三部分,在每一部分下面放置一微动装置。微动装置分为齿轮传动型和压电陶瓷型。齿轮传动型微动装置包含单片机控制系统和机械传动系统,通过单片机控制实现阶跃量的输出。压电陶瓷型微动装置包含电源控制器部分和压电陶瓷保护装置,通过上位机软件选择阶跃输出或者正弦输出,实现对检测系统的标定。检测系统主要为机械部分和电路部分,存在一定的误差。对于系统误差的描述主要是对齿轮传动型微动装置的误差进行分析,其误差分为传动误差和空程回差,对于这两类误差,其主要误差源均是来自制造误差和装配误差。由于制造误差和装配误差服从正态分布或者瑞利分布,因此采用蒙特卡洛法对这两项误差源就行模拟分析,根据“3σ”原则得到了微动装置误差的分布范围,发现其均在合理的误差范围之内。
【图文】：

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水管倾斜仪结构与原理水管倾斜仪的结构管倾斜仪主要由电子记录系统和主机系统构成[4]。)主机系统机系统主要包括管路系统、标定装置和两个主体。主体部分主要包置、底座、浮子和导向簧片装置。标定装置主要包括步进电机、齿标定棒和标定筒组成。管路系统的作用就是将两个主体和标定装置现水管倾斜仪内部液体流动。)电子记录系统子记录系统由位移换能器、前兆数采仪、DSQ 测微仪和标定遥测仪能器是将主机系统中液面的变化量转换为电信号的装置。自动扩展倾斜仪电子系统的核心部分，不仅为差动变压器等提供电源，还接南-北”向中位移换能器的输出电压信号，并将电信号作衰减以及分档序分别输送给模拟记录仪、前兆数采仪和全自动标定数采（如图 2-1

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水管倾斜仪的工作原理管倾斜仪需要安装在直接与基岩平面相接的台基上，，当台基在垂直向发，水管倾斜仪内的液面也会随之变化[5]。这种液面的变化使固定在浮子上压器的铁芯相对于固定在盖板上的线圈作垂直移动，这种相对移动借助能器输出一个模拟信号，该电信号由多芯屏蔽电缆传输到测微仪器中，入前兆数采仪或模拟记录系统，这样将仪器设置为东、西、南、北四端化和“东—西”、“南—北”两分量的高差变化记录下来。
【学位授予单位】：中国地震局地震研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315.62

【参考文献】