多分量鉆孔應(yīng)變儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多分量鉆孔應(yīng)變儀，屬于地學(xué)應(yīng)力應(yīng)變觀測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，可廣泛用于地震預(yù)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害、礦區(qū)安全、城市安全和地球動(dòng)力學(xué)研究的觀測(cè)；這種多分量鉆孔應(yīng)變儀包括井下探頭和地面主機(jī)，探頭包括應(yīng)力應(yīng)變感知機(jī)構(gòu)、微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)、位移標(biāo)定機(jī)構(gòu)和后置定向機(jī)構(gòu)；這種多分量鉆孔應(yīng)變儀實(shí)現(xiàn)了模塊化加工組裝，提高了儀器的一致性；實(shí)現(xiàn)了位移標(biāo)定，提高了觀測(cè)可靠性；實(shí)現(xiàn)了后置定向，簡(jiǎn)化了儀器結(jié)構(gòu)，方便了儀器使用，更利于臺(tái)網(wǎng)式觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析。
【專利說明】 多分量鉆孔應(yīng)變儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開了一種多分量鉆孔應(yīng)變儀，屬于地學(xué)觀測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，用于監(jiān)測(cè)地殼內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化，為地球動(dòng)力學(xué)研究和地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)提供科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)70年代起，多分量鉆孔應(yīng)變觀測(cè)一直是地學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)，地學(xué)科技工作者傾注極大精力開展鉆孔應(yīng)變儀的研發(fā)，先后開發(fā)了多種分量鉆孔應(yīng)變儀，典型儀器如美國的Sacks、澳大利亞的Gladwin、中國的RZB型分量鉆孔應(yīng)變儀等，取得了重要的科學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)。但現(xiàn)有儀器由于技術(shù)原因，調(diào)試生產(chǎn)困難、使用復(fù)雜、互換性差、缺乏合理標(biāo)定等，限制了實(shí)際推廣應(yīng)用，不能很好的滿足實(shí)際的需要。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有鉆孔應(yīng)變觀測(cè)技術(shù)的不足。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種新的多分量鉆孔應(yīng)變儀。本實(shí)用新型儀器實(shí)現(xiàn)了儀器的模塊化加工、組裝，降低了生產(chǎn)難度，提高了互換性；實(shí)現(xiàn)了儀器的絕對(duì)位移標(biāo)定，提高了觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性；實(shí)現(xiàn)了觀測(cè)分量后置定向功能，簡(jiǎn)化了儀器結(jié)構(gòu)，方便了儀器安裝；更適于觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案:
[0005]制一種多分量鉆孔應(yīng)變儀，這種多分量鉆孔應(yīng)變儀包括井下探頭和地面主機(jī)。探頭包括應(yīng)力應(yīng)變感知機(jī)構(gòu)、微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)、位移標(biāo)定機(jī)構(gòu)和后置定向機(jī)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型所述的應(yīng)力應(yīng)變感知機(jī)構(gòu)包括底座(I)、頂蓋套(3)、頂蓋(16)和外套筒(2)，外套筒(2)通過激光焊接與底座(I)和頂蓋(16)實(shí)現(xiàn)密閉聯(lián)接，形成感知外部應(yīng)力應(yīng)變變化的腔體；頂蓋套(3)通過螺栓與頂蓋(16)聯(lián)接，并用密封膠密封。
[0007]本實(shí)用新型所述的微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)包括傳感器組件(9、10、11、12)、A/D電路板
(14)和定向/標(biāo)定控制電路板(15)。傳感器組件包括:傳感器支座(19)、傳感導(dǎo)向座(20)、長扣板(21)、電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板(22)、短扣板(23)、標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊(26)、差動(dòng)電容位移傳感器(27);在傳感器支座上有定向聯(lián)接螺孔，可按一定角度將多個(gè)微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)固定在一起，實(shí)現(xiàn)多分量測(cè)量；標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊
(26)、差動(dòng)電容位移傳感器(27)在傳感導(dǎo)向座(20)的導(dǎo)向槽內(nèi)成線性排列，在定向/標(biāo)定控制電路板(15)控制下實(shí)現(xiàn)四部分的無縫對(duì)接，以及外端與外套筒(2)的無間隙對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外套筒(2)徑向變化的測(cè)量。
[0008]本實(shí)用新型所述的位移標(biāo)定機(jī)構(gòu)包括標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊(26)和在定向/標(biāo)定控制電路板(15)，在前述微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)處于測(cè)量狀態(tài)時(shí)，在標(biāo)定控制電路控制下，絲杠滑塊(26)可以按要求輸出納米級(jí)到微米級(jí)的定量微位移信號(hào)，施加在差動(dòng)電容位移傳感器(27)的動(dòng)極板上，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的位移標(biāo)定。
[0009]本實(shí)用新型所述的后置定向機(jī)構(gòu)包括:底座(I)、定向支套(6)、定向電機(jī)(7)、過渡支架(8)、過度接盤(13)、滑環(huán)(17)、驅(qū)動(dòng)滑塊(18)和定向/標(biāo)定控制電路板(15)?；h(huán)(17)套在底座(1)的環(huán)形滑槽內(nèi)，通過螺栓和定向支套(6)聯(lián)接；定向電機(jī)(7)倒置固定在定向支套(6)上，驅(qū)動(dòng)滑塊(18)固定在定向電機(jī)(7)的輸出軸上，并置于底座(1)的頂部滑槽內(nèi)；過渡支架(8)和定向支套(6)、傳感器組件(9)通過螺栓聯(lián)接；過度接盤(13)和傳感器組件(12)、定向/標(biāo)定控制電路板(15)通過螺栓聯(lián)接；定向控制電路帶有電子羅盤，可以測(cè)定計(jì)算傳感器組件(9)測(cè)量方向與地理北的夾角，通過控制定向電機(jī)(7)，可以使傳感器組件(9)測(cè)量方向與地理北重合，實(shí)現(xiàn)測(cè)量方位定向。
[0010]本實(shí)用新型所述的地面主機(jī)(5)，通過電纜(4)負(fù)責(zé)對(duì)井下探頭的供電、控制管理、測(cè)量數(shù)據(jù)接受存儲(chǔ)，以及與臺(tái)網(wǎng)中心的通信聯(lián)絡(luò)管理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本發(fā)明的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2井下探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖1 ;
[0013]圖3井下探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖2 ；
[0014]圖4傳感器組件結(jié)構(gòu)示意圖1 ; [0015]圖5傳感器組件結(jié)構(gòu)示意圖2。
[0016]圖中:1_底座，2-外套筒，3-頂蓋套，4-電纜，5-地面主機(jī)，6-定向支套，7-定向電機(jī)，8-過渡支架，9-傳感器組件1，10-傳感器組件2，11-傳感器組件3，12-傳感器組件4，13-過度接盤，14-A/D電路板，15-定向/標(biāo)定控制電路板，16-頂蓋，17-滑環(huán)，18-驅(qū)動(dòng)滑塊，19-傳感器支座，20-傳感導(dǎo)向座，21-長扣板，22-電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板，23-短扣板，24-標(biāo)定電機(jī)，25-絲杠，26-絲杠滑塊，27-差動(dòng)電容位移傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)施案例以常用四分量鉆孔應(yīng)變儀為例，更多或更少分量的儀器可通過增加或減少相應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)。
[0018]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。
[0019]定向部件裝配:在底座(1)的環(huán)形滑槽內(nèi)放置兩個(gè)半圓環(huán)滑環(huán)(17);在定向支套
(6)上用螺釘固定定向電機(jī)(7)，在定向電機(jī)(7)的輸出軸上用緊釘固定驅(qū)動(dòng)滑塊(18)，然后將其扣在裝有滑環(huán)的底座⑴上，并使驅(qū)動(dòng)滑塊(18)置于底座⑴頂部的滑槽內(nèi)；用螺栓將定向支套(6)與滑環(huán)(17)聯(lián)接。
[0020]傳感器組件(9、10、11、12)裝配:在傳感器支座(19)開槽內(nèi)放置傳感器導(dǎo)向座
(20)，從背面用螺釘固定在一起；將絲杠(15)用緊釘固定在標(biāo)定電機(jī)(24)輸出軸上，再在絲杠(25)上安裝絲杠滑塊(26)，然后與差動(dòng)電容位移傳感器(27) —起線性放置在傳感器導(dǎo)向座(20)的導(dǎo)向槽內(nèi)；扣上長扣板(21)和短扣板(23)，用螺釘與傳感器導(dǎo)向座(20)固定；然后將電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板(22)用螺釘固定在傳感器導(dǎo)向座(20)上；隨后，將差動(dòng)電容位移傳感器(27)的三個(gè)輸出端與電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板(22)的三個(gè)輸入端點(diǎn)用導(dǎo)線通過焊聯(lián)接起來，即完成傳感器組件的裝配。
[0021]井下探頭內(nèi)部裝配:將過渡支架(8)的下端用螺栓固定在定向部件裝配體上，在過渡支架(8)的上端用螺栓固定傳感器組件(9)，再在傳感器組件(9)上用螺栓依次固定傳感器組件(10)、傳感器組件(11)、傳感器組件(12)、過度接盤(13);用帶螺紋枝干在過度接盤(13)上固定A/D電路板(14)和定向/標(biāo)定控制電路板(15)，并使定向/標(biāo)定控制電路板(15)上的定向電子羅盤的指針與傳感器組件(9)的測(cè)量方向一致。然后，用導(dǎo)線將傳感器組件(9、10、11、12)內(nèi)的電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板(22)與A/D電路板(14)的對(duì)應(yīng)端聯(lián)接，用導(dǎo)線將傳感器組件(9、10、11、12)內(nèi)的標(biāo)定電機(jī)(24)、定向電機(jī)(7)與定向/標(biāo)定控制電路板(15)的對(duì)應(yīng)端聯(lián)接，即完成井下探頭的內(nèi)部裝配。
[0022]井下探頭裝配:在完成的井下探頭內(nèi)部裝配體外套上外套筒(2)，用導(dǎo)線將A/D電路板(14)和定向/標(biāo)定控制電路板(15)的接線端與頂蓋(16)上的對(duì)應(yīng)接線端聯(lián)接，然后將頂蓋(16)扣在外套筒(2)上，用激光焊接的方式將外套筒(2)與底座(I)和頂蓋(16)密封焊接在一起；將需要長度的電纜(4)的一端用航空密封接頭與頂蓋(16)內(nèi)的接線端聯(lián)接，在頂蓋(16)的腔內(nèi)灌滿密封膠，裝上頂蓋套(3)，用螺栓與頂蓋(16)固定連接，即完成井下探頭的組裝。
[0023]本實(shí)用新型儀器裝配:用航空密封接頭將井下探頭的輸出電纜(4)與地面主機(jī)
(5)聯(lián)接，給地面主機(jī)加電，通過地面主機(jī)(5)控制傳感器組件(9、10、11、12)內(nèi)的標(biāo)定電機(jī)
[24]，使傳感器組件(9、10、11、12)內(nèi)的差動(dòng)電容位移傳感器(27)的動(dòng)極板處于中間位置，即完成儀器的裝配。
【權(quán)利要求】
1.多分量鉆孔應(yīng)變儀，其特征在于:所述的多分量鉆孔應(yīng)變儀包括井下探頭和地面主機(jī)，探頭包括應(yīng)力應(yīng)變感知機(jī)構(gòu)、微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)、位移標(biāo)定機(jī)構(gòu)和后置定向機(jī)構(gòu)； 所述的微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)中的傳感器組件(9、10、11、12)包括:傳感器支座(19)、傳感導(dǎo)向座(20)、長扣板(21)、電容/電壓轉(zhuǎn)換電路板(22)、短扣板(23)、標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊(26)、差動(dòng)電容位移傳感器(27);在傳感器支座上有定向聯(lián)接螺孔，可按一定角度將多個(gè)微位移測(cè)量機(jī)構(gòu)疊加固定在一起，實(shí)現(xiàn)多分量測(cè)量；標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊(26)、差動(dòng)電容位移傳感器(27)在傳感導(dǎo)向座(20)的導(dǎo)向槽內(nèi)成線性排列，在定向/標(biāo)定控制電路板(15)控制下能實(shí)現(xiàn)四部分的無縫對(duì)接，以及兩側(cè)的外端與外套筒⑵的無間隙對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外套筒⑵徑向變化的測(cè)量； 所述的位移標(biāo)定機(jī)構(gòu)包括標(biāo)定電機(jī)(24)、絲杠(25)、絲杠滑塊(26)、傳感導(dǎo)向座(20)和定向/標(biāo)定控制電路板(15)，在標(biāo)定控制電路控制下，絲杠滑塊(26)可以按要求輸出納米級(jí)到微米級(jí)的定量微位移信號(hào)，施加在差動(dòng)電容位移傳感器(27)的動(dòng)極板上，實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的位移標(biāo)定； 所述的后置定向機(jī)構(gòu)包括:底座(I)、定向支套出)、定向電機(jī)(7)、過渡支架(8)、過度接盤(13)、滑環(huán)(17)、驅(qū)動(dòng)滑塊(18)和定向/標(biāo)定控制電路板(15);滑環(huán)(17)套在底座(I)的環(huán)形滑槽內(nèi)，通過螺栓和定向支套(6)聯(lián)接；定向電機(jī)(7)倒置固定在定向支套(6)上，驅(qū)動(dòng)滑塊(18)固定在定向電機(jī)(7)的輸出軸上，并置于底座(I)的頂部滑槽內(nèi)；過渡支架(8)和定向支套(6)、傳感器組件(9)通過螺栓聯(lián)接；過度接盤(13)和傳感器組件(12)、定向/標(biāo)定控制電路板(15)通過螺栓聯(lián)接；定向控制電路帶有電子羅盤，可以測(cè)定計(jì)算傳感器組件(9)測(cè)量方向與地理北的夾角，通過控制定向電機(jī)(7)，可以使傳感器組件(9)測(cè)量方向與地理北重合，實(shí)現(xiàn)測(cè)量方位定向。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK203704855SQ201420000658
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】吳書貴, 吳含宇 申請(qǐng)人:吳書貴, 吳含宇