一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭aeta的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA。其特征在于，所述傳感探頭由無磁不銹鋼外殼和傳聲桿、地聲傳感器組、電磁輻射傳感器、溫度傳感器組、地震波速傳感器組、信號采集電路及其屏蔽盒、固定件組、法蘭和蓋子構成。其中，信號采集電路放置在屏蔽盒內，與地聲、溫度和地震波速傳感器組分別通過固定件1和2固定在傳聲桿上；電磁輻射傳感器在傳聲桿和法蘭之間通過一對固定件3固定；外殼一端與傳聲桿通過螺紋連接，一端與法蘭通過螺紋連接；蓋子有兩個防水鎖頭分別通過屏蔽電纜和光纜，與法蘭通過螺釘連接。所述傳感探頭內將注入高導熱灌封膠填充。本發明可實現多種微觀前兆信號的采集，可長期放在地殼基巖處進行實時地震信號采集。
【專利說明】
一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA
技術領域
[0001]本發明專利涉及大地震監測儀器和電路系統設計領域，具體涉及一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA。
【背景技術】
[0002]地球經過不斷的運動和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些脆弱地帶，造成巖石突然發生破裂，或者引發原有斷層的錯動，這就是地震。我國是全球大陸地震災害最嚴重的國家之一，在約占全球陸地面積1/14的國土上，每年發生地震的次數卻占全球陸地地震次數的1/3以上。加強地震災害的對策研究，提高地震監測預測的技術水平，減輕地震災害，與國家的發展社會的穩定和人民生命財產的安全都有著直接關系和重大意義。
[0003]在地震的孕育和發生的過程中常伴隨著各種異常現象，現代地震學通過對地震觀測，證實了地震前兆異常的存在。如發表在《中國科學:地球科學》上的“汶川地震前姑咱臺觀測的異常應變變化”，以及發表在《震災防御技術》上的“蘆山地震前宏觀異常現象的調研與分析”，分別從宏觀和微觀上均證明了地震發生前均存在異常。全球很多國家在地震監測和預報的研究上均投入了大量的人力和物力，取得了一定的成果。但是地震臨震預測仍是世界難題，其難點在于地震的臨震現象各地不一致，同一地點也難重復。
[0004]我們認為，大地震臨震的地表現象不一致的原因在于地表土壤是一個“濾波器”，各地特性不同，而地下基巖的臨震現象可能有更多的一致性，在巖石破裂前會有地聲、電磁輻射、地溫等明顯突變。同時，大地震破壞性最嚴重的區域大約為半徑10公里半徑內，因此如果要捕捉到顯著的異常現象，需將監測點布設在地震發生的10公里半徑內。所以，解決臨震預測的關鍵在于研發一種能夠高密度、低成本且可植入基巖的探測器，對大地震孕育的過程，尤其是臨震現象進行監測。
[0005]鑒于此，本發明提出一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，相對現有的地震觀測儀器，具有更多監測功能，體積小，通過深孔安裝在基巖附近，無需人工看守，成本較低，可大量密集布設。
【發明內容】
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【發明內容】
[0006]本發明的目的是為了給現有大地震監測領域提供一種無需人工值守、低成本、高可靠性、可大規模密集布局，可長時間監測地下多種微觀前兆信息的監測探頭，監測數據可用于大地震孕育過程的科學研究，以及預測預報。
[0007]本發明的目的是通過下述技術方案實現的。
[0008]本發明是一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，包括無磁不銹鋼外殼I和傳聲桿2、地聲傳感器組3、電磁福射傳感器4、溫度傳感器組5、地震波速傳感器組6、信號米集電路7及其屏蔽盒8、固定件組9、法蘭10和蓋子11構成。
[0009]上述方案中，其中所述外殼I采用無磁不銹鋼材質，為一體化無縫管，一端與無磁不銹鋼傳聲桿2連接，另一端與法蘭10連接。
[0010]上述方案中，其中所述傳聲桿2采用無磁不銹鋼材質，傳聲桿為一體化結構，底端201為實心的錐形，中間202為截面為月牙狀的柱形桿，頂端203為中間有過孔2031用于通過電磁傳感器4的電纜，兩側分別有一個過孔2032用于通過光纜和屏蔽電纜，頂端203是個托座，用于承載電磁福射傳感器4。
[0011]上述方案中，其中所述地聲傳感器組3包括多個聲發射傳感器301，多個次聲波聲波傳感器302，聲發射傳感器301通過固定件901固定在202上，次聲波聲波傳感器302通過固定件902固定在202上。
[0012]上述方案中，其中所述電磁輻射傳感器4通過一對固定件903固定在傳聲桿的頂端203和法蘭10之間。
[0013]上述方案中，其中所述溫度傳感器組5包括多個溫度傳感器，通過固定件901固定。
[0014]上述方案中，其中所述地震波速傳感器組6包括多個MEMs加速度傳感器，直接與采集電路7的接口相連，和采集電路7 —起被封在屏蔽盒8內。
[0015]上述方案中，其中所述信號采集電路7包括模擬前端電路701和數字采集電路702、電源模塊703、光纖傳輸模塊704組成。
[0016]上述方案中，其中所述屏蔽盒8采用坡莫合金材質，將采集電路7可能產生的電磁信號與電磁福射傳感器4隔離。
[0017]上述方案中，其中所述蓋子11有兩個防水鎖頭1101和1102，分別通過屏蔽電纜和光纜，與法蘭10通過多個螺釘連接。
[0018]上述方案中，其中所述傳感探頭內將注入高導熱灌封膠填充，提高傳感探頭內部部件的穩定性，同時具有防水、密封、抗震動等功能，可長期放置在地殼內基巖附近。
[0019]有益效果
本發明對比已有技術具有以下有益效果:
1.本發明集成了多種傳感器，覆蓋了地聲、電磁輻射、溫度和地震波速四種地震信號，可更多的捕捉地震孕育、發生和震后的信息，供大地震預測研究。
[0020]2.本發明所采用的技術方案，保證了系統可以低成本地、可靠地、密集且大規模地對大地震孕育過程中及臨震前多種前兆信息進行長時間的監測。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明一實施例提供的傳感探頭AETA外形示意圖
圖2是本發明一實施例提供的傳感探頭AETA內部結構部分示意圖1 圖3是本發明一實施例提供的傳感探頭AETA內部結構部分示意圖2 圖4是本發明一實施例提供的傳感探頭AETA的信號采集電路組成示意圖圖5是本發明一實施例提供的傳感探頭AETA安裝示意圖具體實施方案
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面將以參考附圖來描述用于實施本發明的最佳實施方案。
[0023]實施例1 圖1、圖2和圖3所示為本發明一實施例提供的一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA探頭的結構示意圖。如圖1所示，AETA傳感探頭為柱形結構，由無磁不銹鋼外殼I和傳聲桿2、地聲傳感器組3、電磁福射傳感器4、溫度傳感器組5、地震波速傳感器組6、信號米集電路7及其屏蔽盒8、固定件組9、法蘭10和蓋子11構成。
[0024]在本實施例中，所述外殼I采用無磁不銹鋼材質，為一體化無縫管，一端與無磁不銹鋼傳聲桿2連接，另一端與法蘭10連接。連接方式可優選的采用外螺紋和內螺紋的方式。
[0025]在本實施例中，所述傳聲桿2采用無磁不銹鋼材質，傳聲桿為一體化結構，底端201為實心的錐形傳聲頭，中間202為截面為月牙狀的長條傳聲體，頂端203是個電磁輻射傳感器4的托座,用于承載電磁福射傳感器4,203中間有過孔2031用于通過電磁傳感器4的電纜，兩側分別有一個過孔2032用于通過光纜和屏蔽電纜。傳聲桿2負責將地聲傳遞給地聲傳感器組3.在本實施例中，所述地聲傳感器組3包括3個聲發射傳感器301，3個次聲波聲波傳感器302，聲發射傳感器301通過固定件901固定在202上，次聲波聲波傳感器302通過固定件902固定在202上。
[0026]在本實施例中，所述聲發射傳感器301采用壓電陶瓷傳感器，監測的聲發射頻段在50kHz~800kHz ;所述次聲波聲波傳感器302采用壓電薄膜傳感器，監測的聲波頻段范圍為0.5Hz~50kHz ;兩種地聲傳感器的數目均不限于3個。
[0027]在本實施例中,所述電磁福射傳感器4通過一對固定件903固定在傳聲桿頂端托座203和法蘭10之間，電磁輻射傳感器監測的電磁輻射為甚低頻和超低頻電磁輻射信號，監測頻段在0.1Hz-1OkHz的范圍。所述固定件903除了固定電磁輻射傳感器4，在其兩側有分為有個缺孔，用于通過電纜和光纜。
[0028]在本實施例中，所述溫度傳感器組5包括多個溫度傳感器，通過固定件901固定，溫度傳感器的數目為4個，但不限于4個。
[0029]在本實施例中，所述地震波速傳感器組6包括3個但不限于3個MEMs加速度傳感器，直接與采集電路7的接口相連，和采集電路7 —起被封在屏蔽盒8內。
[0030]在本實施例中，如圖4所示，所述信號采集電路7包括模擬前端電路701和數字采集電路702、電源模塊703、光纖傳輸模塊704組成。所述模擬前端電路701完成傳感器信號的放大、濾波和模數轉換等功能，輸出數字信號給數字采集電路702進行后續的數據采集和傳輸功能。所述電源模塊703為信號米集電路7提供穩定的12V直流輸入；光纖傳輸模塊704將來自數字采集電路702的數據傳輸到地上數據處理和傳輸終端。
[0031 ] 在本實施例中，所述屏蔽盒8采用坡莫合金材質，將采集電路7可能產生的電磁信號與電磁輻射傳感器4隔離，只留與傳感器接口線、光纜和電纜通孔，屏蔽盒通過螺孔固定在傳聲桿的傳聲體202上。
[0032]在本實施例中，所述蓋子11有兩個防水鎖頭，分別通過電纜和光纜，與法蘭10通過多個螺釘連接。所述電纜為屏蔽電纜，所述光纜為鎧裝光纜，光纜和電纜均具有較好的抗拉、抗折性，將傳感探頭往深孔中放置時，可以承載傳感探頭的重量。
[0033]在本實施例中，所述傳感探頭內將注入高導熱灌封膠填充，提高傳感探頭內部部件的穩定性，同時具有防水、密封、抗震動等功能，可長期放置在地殼內基巖附近。
[0034]圖5所示為本發明一實施例提供的一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA的安裝示意圖。采用鉆井設備打一直徑為15~20cm的深孔12，深度以安裝點基巖深度為準，將傳感探頭AETA 13放置到深孔內與基巖接觸，然后用土填埋深孔，通過電纜15給傳感探頭供電，通過光纜16與地上的數據處理和傳輸終端14進行數據傳輸。
[0035]以上內容是結合一種實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于，所述傳感探頭由無磁不銹鋼外殼I和傳聲桿2、地聲傳感器組3、電磁福射傳感器4、溫度傳感器組5、地震波速傳感器組6、信號采集電路7及其屏蔽盒8、固定件組9、法蘭10和蓋子11構成。2.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述外殼I采用無磁不銹鋼材質，為一體化無縫管，一端與無磁不銹鋼傳聲桿2連接，另一端與法蘭10連接。3.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述傳聲桿2采用無磁不銹鋼材質，傳聲桿為一體化結構，底端201為實心的錐形，中間202為截面為月牙狀的柱形桿，頂端203為中間有過孔2031用于通過電磁傳感器4的電纜，兩側分別有一個過孔2032用于通過光纜和屏蔽電纜，頂端203是個托座，用于承載電磁輻射傳感器4。4.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述地聲傳感器組3包括多個聲發射傳感器301，多個次聲波聲波傳感器302,聲發射傳感器301通過固定件901固定在202上，次聲波聲波傳感器302通過固定件902固定在202上。5.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述電磁福射傳感器4通過一對固定件903固定在傳聲桿的頂端203和法蘭10之間。6.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述溫度傳感器組5包括多個溫度傳感器，通過固定件901固定。7.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述地震波速傳感器組6包括多個MEMs加速度傳感器，直接與采集電路7的接口相連，和采集電路7 —起被封在屏蔽盒8內。8.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述信號采集電路7包括模擬前端電路701和數字采集電路702、電源模塊703、光纖傳輸模塊704組成。9.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述屏蔽盒8采用坡莫合金材質，將采集電路7可能產生的電磁信號與電磁輻射傳感器4隔離。10.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述蓋子11有兩個防水鎖頭1101和1102，分別通過屏蔽電纜和光纜，與法蘭10通過多個螺釘連接。11.根據權利I所述一種適用于大地震臨震監測的傳感探頭AETA，其特征在于:所述傳感探頭內將注入高導熱灌封膠填充，提高傳感探頭內部部件的穩定性，同時具有防水、密封、抗震動等功能，可長期放置在地殼內基巖附近。
【文檔編號】G01V1/18GK106033123SQ201510105291
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月11日
【發明人】王新安, 雍珊珊, 曾敬武, 韓朝相, 龐瑞濤, 金秀如
【申請人】北京大學深圳研究生院