專利名稱：地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及斷層面形貌測量領(lǐng)域，尤其是一種對野外以及實驗室物理模擬的地震斷層帶巖石的三維斷層面形貌掃描系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
地震時大部分?jǐn)鄬游灰瓢l(fā)生在斷層帶內(nèi)的主滑動面上，斷層表面形貌是斷層活動的產(chǎn)物并隨斷層活動而演化。準(zhǔn)確描述天然斷層面形貌對斷層破裂性質(zhì)和斷層力學(xué)研究具有重要意義。斷層表面形貌影響著斷層滑動機(jī)制，在控制斷層滑動方式方面扮演著重要角色，這對于實驗室內(nèi)的物理模擬過程同樣重要。在粘滑理論的研究中，也注意到斷層面粗糙度及斷層形貌特征的影響，這有助于 加深對摩擦面應(yīng)力分布非均勻性的理解。然而，在以往的物理模擬實驗中，很少有人對實驗樣品表面粗糙度進(jìn)行定量化的系統(tǒng)研究。缺乏高精度的粗糙度或者表面起伏量測量設(shè)備，沒有適當(dāng)?shù)臄鄬颖砻嫘蚊脖磉_(dá)指標(biāo)參考。容易想到，在這種斷層面形貌定量化研究中，需要有高精度的形貌測量設(shè)備進(jìn)行測量，且該形貌設(shè)備有三個關(guān)鍵問題需要解決首先，要確定樣品掃描區(qū)域，并能準(zhǔn)確定位掃描區(qū)域，實驗樣品及野外手表本尺寸范圍 100_X 500_。其次，要在選定的掃描區(qū)域內(nèi)對斷層面形貌的精確描述，并要確定掃描間隔以及實現(xiàn)掃描過程的時變控制；再次，保證掃描分辨率達(dá)到微米量級，以保證斷層形貌變化的精度。而現(xiàn)有野外研究中常采用3D激光掃描儀對野外斷層進(jìn)行掃描，掃描范圍大，但最好的掃描儀的分辨率為2_，能把握全局的基本形態(tài)，不足以進(jìn)行細(xì)節(jié)研究。對于實驗室研究則常用電子探針(掃描范圍僅幾毫米)或者高精度激光測距儀也僅能在小測量范圍內(nèi)測量精度20微米量級上掃描?，F(xiàn)有的野外激光掃描儀的測量方式在準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性方面不滿足科學(xué)研究的精確性、復(fù)雜性等要求?，F(xiàn)有成熟的電子探針技術(shù)，雖可滿足精確性要求，但其結(jié)構(gòu)和工作方式不適于長期運行及基于實驗樣品尺寸的整體掃描，且需要復(fù)雜的樣品加工工藝，大大增加了實驗資金需求和耗能成本。所以如何解決上述三點關(guān)鍵問題并實現(xiàn)相應(yīng)的效果，便成為關(guān)鍵內(nèi)容。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，以解決實驗室物理模擬實驗中無法對實驗樣品斷層面形貌進(jìn)行精細(xì)化、定量化描述等問題。為了解決上述問題，本實用新型提供了一種地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，包括運動掃描單元、控制單元和數(shù)據(jù)采集單元；其中，[0012]所述運動掃描單元，與所述控制單元相耦接，用于接收所述控制單元的信號，并將運動過程的坐標(biāo)信息通過所述運動單元傳遞給所述數(shù)據(jù)采集單元；所述控制單元，與所述運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元相耦接，用于發(fā)送控制信號給所述運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元，并接收所述運動掃描單元發(fā)送的所述坐標(biāo)信息傳遞給所述數(shù)據(jù)采集單元；所述數(shù)據(jù)采集單元，與所述控制單元相耦接，用于接收該控制單元發(fā)送來的所述坐標(biāo)信息，并結(jié)合發(fā)送來的控制信號進(jìn)行采集和存儲。進(jìn)一步地，其中，所述運動掃描單元包括二維平移臺、激光位移傳感器、隔振光學(xué)平臺和可調(diào)節(jié)支架臺；其中，所述二維平移臺，與所述激光位移傳感器、隔振光學(xué)平臺和可調(diào)節(jié)支架臺相連接，該二維平移臺包括兩個方向垂直且基本結(jié)構(gòu)一致的滑軌、顯示前位移坐標(biāo)的兩個光柵尺以及為所述滑軌提供動力的兩個伺服電動機(jī)組合而成；所述激光位移傳感器，設(shè)置在所述二維平移臺下方，其用于測量被測樣品的表面起伏及粗糙度變化；所述隔振光學(xué)平臺，設(shè)置在所述二維平移臺的正下方，為采用四柱支撐的平臺；所述可調(diào)節(jié)支架臺，與所述二維平移臺和隔振光學(xué)平臺相連接。進(jìn)一步地，其中，所述激光位移傳感器包括激光探頭和控制器；所述激光探頭為位移分辨率O. 5微米、量程10mm、采樣頻率4KHz的激光探頭。進(jìn)一步地，其中，所述控制單元，進(jìn)一步用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的坐標(biāo)信息以及與該坐標(biāo)相對應(yīng)的激光位移傳感器的測距數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合產(chǎn)生三維坐標(biāo)信息，將該三維坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元。進(jìn)一步地，所述可調(diào)節(jié)支架臺，包括兩部分，其中，第一部分包括固定所述二維平移臺的豎直框架和連接該二維平移臺的轉(zhuǎn)接板組合而成；第二部分包括可調(diào)節(jié)高度及傾斜度的水平實驗臺、四個支撐該水平實驗臺的帶螺紋支柱、四組固定該水平實驗臺與帶螺紋支柱的調(diào)節(jié)螺母、為該水平實驗臺提供中間承托柱、以及水平及傾斜測量儀組合而成。進(jìn)一步地，所述控制單元，進(jìn)一步包括二維平移臺控制器、激光探頭控制器和計算機(jī)模塊；其中，所述二維平移臺控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述計算機(jī)模塊的指示信息，根據(jù)該指示信息控制所述運動掃描單元進(jìn)行單方向或雙向同時運動，同時獲取所述運動掃描單元發(fā)送的坐標(biāo)信息，記錄并發(fā)送該坐標(biāo)信息給所述計算機(jī)模塊；所述激光探頭控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的位移信息，并傳輸給所述計算機(jī)模塊；所述計算機(jī)模塊，與所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器相連接，用于發(fā)送指示控制信息給所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器，對被測試件進(jìn)行掃描，并接收、存儲所述二維位移平臺控制器反饋的所述坐標(biāo)信息以及所述激光探頭控制器反饋的所述位移信息，然后結(jié)合形成運動點的三維坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元。進(jìn)一步地，所述坐標(biāo)信息為雙向的光柵尺的位移表征運動點的X、Y坐標(biāo)信息。[0030]進(jìn)一步地，所述激光探頭控制器，進(jìn)一步用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的位移信息,并通過R232 口傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)模塊。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集單元，進(jìn)一步包括采集板、數(shù)據(jù)傳輸口和數(shù)據(jù)記錄模塊；其中，所述采集板及數(shù)據(jù)傳輸口與所述計算機(jī)模塊相連接，并通過數(shù)據(jù)記錄模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)傳輸口為R232型數(shù)據(jù)傳輸口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)具有如下特點I、本實用新型可方便實驗室樣品尺度巖石表面形貌定量化測量，且實現(xiàn)野外斷層面巖石標(biāo)本的微觀細(xì)化，其結(jié)果與野外大范圍低精度形貌特征相對比，為斷層面形貌分析 提供更詳盡的資料。為研究斷層面形貌演化變形過程提供了一種方便而功能強(qiáng)大的觀測系統(tǒng)。2、本實用新型采用了三維坐標(biāo)格式記錄實驗數(shù)據(jù)，將兩個不同系統(tǒng)坐標(biāo)(二維平移臺的運動坐標(biāo)與激光探頭的位移坐標(biāo))進(jìn)行統(tǒng)一采集記錄，實現(xiàn)了坐標(biāo)的準(zhǔn)確化、簡易化和同步化。3、本實用新型將單點測量的激光位移傳感器發(fā)展為一種對某個面上多點的形貌掃描系統(tǒng)，基于激光傳感器的采集速度，配合可變速的二維平移臺，可實現(xiàn)對野外小標(biāo)本及實驗室內(nèi)物理模擬的斷層形貌進(jìn)行精細(xì)化定量化描述。4、本實用新型的掃描間隔可隨主觀需要進(jìn)行改變，且二維平移臺的雙向均可通過改變運動速度來改變掃描間隔，即對于IOOmmXlOOmm的樣品，還可以根據(jù)需要來確定掃描間隔，若粗略掃描，可設(shè)定間隔為O. 1mm，若需要詳盡的形貌數(shù)據(jù)，則可設(shè)定掃描間隔為
O.001mm。5、本實用新型運動掃描單元與控制單元的有機(jī)結(jié)合，按運動過程記錄Z方向(如圖2所示)的激光位移數(shù)據(jù)并動態(tài)記錄數(shù)據(jù)的方式，提供了更方便的數(shù)據(jù)存儲格式，為形貌定量化描述大大提高了分析計算的效率。6、本實用新型能夠為野外大范圍斷層面形貌進(jìn)行描述，通過采集特征進(jìn)行細(xì)化分析，以便建立大范圍、多尺度的野外斷層面形貌特征圖。

圖I為本實用新型實施例所述地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型實施例所述的系統(tǒng)中的運動掃描單元具體結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型實施例中所述運動掃描單元中二維平移臺的具體結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實用新型實施例所述運動掃描單元中的可調(diào)節(jié)支架臺的具體結(jié)構(gòu)圖。圖5為本實用新型實施例所述的系統(tǒng)中的最大外接矩形區(qū)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不作為對本實用新型的限定。如圖I至4所示，為本實用新型實施例所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三個單元組成，分別為運動掃描單元I，控制單元2和數(shù)據(jù)采集單元3。其中，運動掃描單元1，與控制單元2相耦接，具體結(jié)構(gòu)包括四部分二維平移臺11、激光位移傳感器12、隔振光學(xué)平臺I 3以及可調(diào)節(jié)支架臺14。運動掃描單元I用于接收所述控制單元2的信號，并將運動過程的坐標(biāo)信息通過所述控制單元2傳遞給數(shù) 據(jù)采集單元3。具體地，運動掃描單元I通過控制二維平移臺11的移動獲得激光位移傳感器12數(shù)據(jù)，并用于對被測樣品(巖石材料)的表面坐標(biāo)進(jìn)行可控精確定位。如圖2所示,所述運動掃描單元I包括二維平移臺11 (如圖3所示)，與所述激光位移傳感器、隔振光學(xué)平臺和可調(diào)節(jié)支架臺相連接，包括兩個方向垂直(X和Y兩個方向)且基本結(jié)構(gòu)一致的滑軌組件(兩個滑軌組件之間僅位移量程不同)具體為由兩個結(jié)構(gòu)相同且方向垂直的滑軌111、顯示前位移坐標(biāo)的兩個光柵尺112以及為所述滑軌111提供動力的兩個伺服電動機(jī)113組合而成。其中。所述每個伺服電動機(jī)113均連接一個軌道為其提供動力，且每個光柵尺112與兩個方向垂直的滑軌111分別平行連接，提供位移軌道的位置。例如X方向軌道位移量程500_，Y方向軌道位移量程100mm。激光位移傳感器12，設(shè)置于所述二維平移臺11下方的固定板上，所述激光位移傳感器12包括激光探頭和控制器；該激光探頭為76mmX55mmX28mm的激光探頭，其用于測量被測樣品(巖石材料)的表面起伏及粗糙度變化。其中，激光探頭固定于Y方向滑軌111的一端，位移分辨率設(shè)定為O. 5微米。例如當(dāng)所述二維位移平臺11的X方向位移分辨率O. 5微米，量程500mm，運動速度O 40mm/s可變速。當(dāng)所述二維位移平臺11的Y方向位移分辨率O. 4微米,量程100mm,運動速度O 40mm/s可變速。所述激光位移傳感器12中的激光探頭為Z方向位移分辨率
O.5微米、量程10mm、采樣頻率4KHz的激光探頭。隔振光學(xué)平臺13，設(shè)置于所述二維平移臺11的正下方，為采用四柱支撐的平臺。該隔振光學(xué)平臺I 3結(jié)構(gòu)穩(wěn)固可靠，振幅小于5微米，變形小且表面平整，為掃描系統(tǒng)架構(gòu)提供穩(wěn)固支撐?？烧{(diào)節(jié)支架臺14(如圖4所示)，其包括兩部分，其中，第一部分包括固定所述二維平移臺的豎直框架14 I和連接該二維平移臺的轉(zhuǎn)接板142組合而成；第二部分包括可調(diào)節(jié)高度及傾斜度的水平實驗臺143、四個支撐該水平實驗臺143的帶螺紋支柱144、四組固定該水平實驗臺143與帶螺紋支柱144的調(diào)節(jié)螺母145、為該水平實驗臺143提供中間承托柱146、以及水平及傾斜測量儀(該水平及傾斜測量儀為現(xiàn)有技術(shù)中已有設(shè)備)組合而成。其中，所述的豎直框架14 I固定二維平移臺11并連接于所述的隔振光學(xué)平臺I3，且結(jié)構(gòu)上保證二維平移臺11絕對水平，同時水平實驗臺143可以進(jìn)行水平以及傾斜校正，通過水平及傾斜測量儀調(diào)節(jié)水平實驗臺143的四個帶螺紋支柱144使得水平實驗臺143處于水平位置，目的是可調(diào)節(jié)高度能夠保證合適的觀測高度?？烧{(diào)節(jié)支架臺14主要用于將所述二維平移臺11吊起?？刂茊卧?，分別與所述運動掃描單元I和數(shù)據(jù)采集單元3相耦接，包括二維平移臺控制器、激光探頭控制器和計算機(jī)模塊；用于對運動掃描單元I和數(shù)據(jù)采集單元3的控制，用于控制所述運動掃描單元I的開啟，并接收所述運動掃描單元I發(fā)送的坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元3。具體地，是接收所述運動掃描單元I發(fā)送的坐標(biāo)信息以及與該坐標(biāo)相對應(yīng)的激光位移傳感器12的測距數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合產(chǎn)生三維坐標(biāo)信息，將該三維坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元3。其中，所述二維平移臺控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述計算機(jī)模塊的指示信息，根據(jù)該指示信息控制所述運動掃描單元I中的二維平移臺11中的伺服電動機(jī)運動，進(jìn)行單方向或雙向同時運動，同時二維平移臺11中的光柵尺將運動的坐標(biāo)信息反饋給所述控制單元2中的該二維平移臺控制器，該二維平移臺控制器根據(jù)該坐標(biāo)信息對所述二維平移臺11的運動信息進(jìn)行伺服控制，然后，記錄并發(fā)送雙向的光柵尺的位移表征運動點的X、Y坐標(biāo)信息給所述計算機(jī)模塊；所述激光探頭控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述運動掃描單元I中激光位移傳感器上的位移信息(或位移數(shù)據(jù))，通過R232 口傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)模塊；所述計算機(jī)模塊，與所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器相連接，用于發(fā)送指示控制信息給所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器，對被測試件進(jìn)行掃描，并接收、存儲所述二維位移平臺控制器反饋的雙向的光柵尺的位移表征運動點的X、Y坐標(biāo)信息、以及所述激光探頭控制器的位移信息，將上述X、Y坐標(biāo)信息和位移信息結(jié)合形成運動點的三維坐標(biāo)(Χ，γ，ζ)信息，然后發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元3。數(shù)據(jù)采集單元3，與所述控制單元2相耦接，用于接收所述控制單元2發(fā)送的所述三維坐標(biāo)信息，并結(jié)合發(fā)送來的控制信號進(jìn)行采集和存儲。其中，所述數(shù)據(jù)采集單元3包括采集板、R232型數(shù)據(jù)傳輸口和數(shù)據(jù)記錄模塊；其中，所述采集板及R232型數(shù)據(jù)傳輸口與所述計算機(jī)模塊相連接，并通過數(shù)據(jù)記錄模塊將采集的數(shù)據(jù)存儲到指定硬盤區(qū)內(nèi)。本實用新型上述實施例能夠?qū)崿F(xiàn)雙軸運動，時變?nèi)我夥桨笒呙?，激光探頭的位移采集速度保持穩(wěn)定，并且能夠保證數(shù)據(jù)的高分辨率和準(zhǔn)確性。根據(jù)圖2和圖4所示，本實用新型所述地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)的具體工作流程為(I)根據(jù)實驗樣品厚度調(diào)節(jié)水平實驗臺143的高度，通過調(diào)節(jié)螺母145調(diào)節(jié)帶螺紋支柱144以及中間承托柱146的高度，使得水平實驗臺143保持水平且高度符合實驗樣品測量范圍。(2)確定實驗樣品的掃描測量范圍，即在該實驗樣品上標(biāo)注四個點囊括所需的測量范圍，然后放置于水平實驗臺143上。(3) 二維位移臺11的雙向位移滑軌111回歸絕對零點，保證每次測量均為相對于絕對零點的絕對坐標(biāo)數(shù)據(jù)。(4)確定滑軌111的運動范圍，滑軌111運動至所需的掃描范圍的四個標(biāo)志點位置，并記錄四個標(biāo)志點坐標(biāo)，然后滑軌111將按照四個標(biāo)志點所確立的最大外接矩形區(qū)域?qū)嵤┚€進(jìn)行掃描。這里所述最大外接矩形區(qū)，如圖5所示，在被測樣品上計劃掃描的區(qū)域如圖5中黑框多邊形所示，由四個點確定，對應(yīng)的有四個坐標(biāo)分別為(xl，yl)、(x2，y2)、(x3，y3)、(χ4，y4),從中選取χ的最小值χ 和最大值x2,y的最小值yl和最大值y3,根據(jù)(xl,yl)和(x2,y3)兩個點可以確定一個最大外接矩形，如圖5中虛線框所示，這個矩形區(qū)域，就是掃描系統(tǒng)將要進(jìn)行掃描的實際區(qū)域。 (5)具體掃描路徑可以是從最小XY坐標(biāo)(Xmin、Ymin)處，沿Y = Ymin值按照預(yù)定掃描間隔Λ d進(jìn)行線掃描，到達(dá)X = Xfflax處；然后，運動Y軸位移滑軌至Y = Yfflin+ Λ d后，X軸沿X = Xfflax向X = Xmin進(jìn)行等間隔掃描。如此往復(fù)運動，直至覆蓋整個掃描區(qū)域，掃描過程結(jié)束。(6)根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行斷層面形貌特征的恢復(fù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)具有如下特點與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所述地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)具有如下特點 I、本實用新型可方便實驗室樣品尺度巖石表面形貌定量化測量，且實現(xiàn)野外斷層面巖石標(biāo)本的微觀細(xì)化，其結(jié)果與野外大范圍低精度形貌特征相對比，為斷層面形貌分析提供更詳盡的資料。為研究斷層面形貌演化變形過程提供了一種方便而功能強(qiáng)大的觀測系統(tǒng)。2、本實用新型采用了三維坐標(biāo)格式記錄實驗數(shù)據(jù)，將兩個不同系統(tǒng)坐標(biāo)(二維平移臺的運動坐標(biāo)與激光探頭的位移坐標(biāo))進(jìn)行統(tǒng)一采集記錄，實現(xiàn)了坐標(biāo)的準(zhǔn)確化、簡易化和同步化。3、本實用新型將單點測量的激光位移傳感器發(fā)展為一種對某個面上多點的形貌掃描系統(tǒng)，基于激光傳感器的采集速度，配合可變速的二維平移臺，可實現(xiàn)對野外小標(biāo)本及實驗室內(nèi)物理模擬的斷層形貌進(jìn)行精細(xì)化定量化描述。4、本實用新型的掃描間隔可隨主觀需要進(jìn)行改變，且二維平移臺的雙均可通過改變運動速度來改變掃描間隔，即對于IOOmmXlOOmm的樣品，還可以根據(jù)需要來確定掃描間隔，若粗略掃描，可設(shè)定間隔為O. 1mm，若需要詳盡的形貌數(shù)據(jù)，則可設(shè)定掃描間隔為
O.001mm。5、本實用新型運動掃描單元與控制單元的有機(jī)結(jié)合，按運動過程記錄Z方向(如圖2所示)的激光位移數(shù)據(jù)并動態(tài)記錄數(shù)據(jù)的方式，提供了更方便的數(shù)據(jù)存儲格式，為形貌定量化描述大大提高了分析計算的效率。6、本實用新型能夠為野外大范圍斷層面形貌進(jìn)行描述，通過采集特征進(jìn)行細(xì)化分析，以便建立大范圍、多尺度的野外斷層面形貌特征圖。當(dāng)然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本實用新型做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，包括運動掃描單元、控制單元和數(shù)據(jù)采集單元；其中， 所述運動掃描單元，與所述控制單元相耦接，用于接收所述控制單元的信號，并將運動過程的坐標(biāo)信息通過所述運動單元傳遞給所述數(shù)據(jù)采集單元； 所述控制單元，與所述運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元相耦接，用于發(fā)送控制信號給所述運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元，并接收所述運動掃描單元發(fā)送的所述坐標(biāo)信息傳遞給所述數(shù)據(jù)采集單元； 所述數(shù)據(jù)采集單元，與所述控制單元相耦接，用于接收該控制單元發(fā)送來的所述坐標(biāo)信息，并結(jié)合發(fā)送來的控制信號進(jìn)行采集和存儲。
2.如權(quán)利要求I所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述運動掃描單元包括二維平移臺、激光位移傳感器、隔振光學(xué)平臺和可調(diào)節(jié)支架臺；其中，· 所述二維平移臺，與所述激光位移傳感器、隔振光學(xué)平臺和可調(diào)節(jié)支架臺相連接，該二維平移臺包括兩個方向垂直且基本結(jié)構(gòu)一致的滑軌、顯示前位移坐標(biāo)的兩個光柵尺以及為所述滑軌提供動力的兩個伺服電動機(jī)組合而成； 所述激光位移傳感器，設(shè)置在所述二維平移臺下方，其用于測量被測樣品的表面起伏及粗糙度變化； 所述隔振光學(xué)平臺，設(shè)置在所述二維平移臺的正下方，為采用四柱支撐的平臺； 所述可調(diào)節(jié)支架臺，與所述二維平移臺和隔振光學(xué)平臺相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光位移傳感器包括激光探頭和控制器；所述激光探頭為位移分辨率O. 5微米、量程10_、采樣頻率4KHz的激光探頭。
4.如權(quán)利要求I所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元，進(jìn)一步用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的坐標(biāo)信息以及與該坐標(biāo)相對應(yīng)的激光位移傳感器的測距數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合產(chǎn)生三維坐標(biāo)信息，將該三維坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元。
5.如權(quán)利要求2所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述可調(diào)節(jié)支架臺，包括兩部分，其中， 第一部分包括固定所述二維平移臺的豎直框架和連接該二維平移臺的轉(zhuǎn)接板組合而成； 第二部分包括可調(diào)節(jié)高度及傾斜度的水平實驗臺、四個支撐該水平實驗臺的帶螺紋支柱、四組固定該水平實驗臺與帶螺紋支柱的調(diào)節(jié)螺母、為該水平實驗臺提供中間承托柱、以及水平及傾斜測量儀組合而成。
6.如權(quán)利要求I所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元，進(jìn)一步包括二維平移臺控制器、激光探頭控制器和計算機(jī)模塊；其中， 所述二維平移臺控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述計算機(jī)模塊的指示信息，根據(jù)該指示信息控制所述運動掃描單元進(jìn)行單方向或雙向同時運動，同時獲取所述運動掃描單元發(fā)送的坐標(biāo)信息，記錄并發(fā)送該坐標(biāo)信息給所述計算機(jī)模塊； 所述激光探頭控制器，與所述計算機(jī)模塊相連接，用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的位移信息，并傳輸給所述計算機(jī)模塊；所述計算機(jī)模塊，與所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器相連接，用于發(fā)送指示控制信息給所述二維位移平臺控制器和激光探頭控制器，對被測試件進(jìn)行掃描，并接收、存儲所述二維位移平臺控制器反饋的所述坐標(biāo)信息以及所述激光探頭控制器反饋的所述位移信息，然后結(jié)合形成運動點的三維坐標(biāo)信息發(fā)送給所述數(shù)據(jù)采集單元。
7.如權(quán)利要求6所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)信息為雙向的光柵尺的位移表征運動點的X、Y坐標(biāo)信息。
8.如權(quán)利要求6所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述激光探頭控制器，進(jìn)一步用于接收所述運動掃描單元發(fā)送的位移信息，并通過R232 口傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)模塊。
9.如權(quán)利要求6所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元，進(jìn)一步包括采集板、數(shù)據(jù)傳輸口和數(shù)據(jù)記錄模塊；其中，所述采集板及數(shù)據(jù)傳輸口與所述計算機(jī)模塊相連接，并通過數(shù)據(jù)記錄模塊將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
10.如權(quán)利要求9所述的地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸口為R232型數(shù)據(jù)傳輸口。
專利摘要本實用新型公開了一種地震斷層帶巖石的斷層面形貌測量系統(tǒng)，包括運動掃描單元與控制單元相耦接，用于接收所述控制單元的信號，并將運動過程的坐標(biāo)信息通過所述運動單元傳遞給數(shù)據(jù)采集單元；控制單元與運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元相耦接，用于發(fā)送控制信號給所述運動掃描單元和數(shù)據(jù)采集單元，并接收所述運動掃描單元發(fā)送的所述坐標(biāo)信息傳遞給數(shù)據(jù)采集單元；數(shù)據(jù)采集單元與控制單元相耦接，用于接收發(fā)送來的所述坐標(biāo)信息并結(jié)合發(fā)送來的控制信號進(jìn)行采集和存儲。本實用新型解決了實驗室物理模擬實驗中無法對實驗樣品斷層面形貌進(jìn)行精細(xì)化、定量化描述等問題，并且能夠保證數(shù)據(jù)的高分辨率和準(zhǔn)確性。
文檔編號G01B11/30GK202485647SQ201220140708
公開日2012年10月10日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者何宏林, 劉力強(qiáng), 郭玲莉, 魏占玉 申請人:中國地震局地質(zhì)研究所