一種地震等級測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于物理測量儀器技術領域，具體涉及一種地震等級測量裝置。
【背景技術】
[0002]地震波是指從震源產(chǎn)生向四外輻射的彈性波。由地震震源發(fā)出的在地球介質中傳播的彈性波。地球內部存在著地震波速度突變的基干界面、莫霍面和古登堡面，將地球內部分為地殼、地幔和地核三個圈層。地震震源發(fā)出的在地球介質中傳播的彈性波。地震發(fā)生時，震源區(qū)的介質發(fā)生急速的破裂和運動，這種擾動構成一個波源。由于地球介質的連續(xù)性，這種波動就向地球內部及表層各處傳播開去，形成了連續(xù)介質中的彈性波。
[0003]地震等級測量方法有很多種，例如通過地震面波質點運動最大值(A/T)max進行測定，我國目前是采用此種方法。計算公式如下:M=lg(A/T)max+l.661g Δ +3.5式中:Α--地震面波最大地動位移，取兩個水平分向地動位移的矢量和，單位為微米(μπι); T——相應周期，單位為秒(s); △—一震中距，單位為度(°)。測量最大地動位移的兩個水平分量時，要取同一時刻或周期相差在八分之一周之內的振動。若兩分量周期不一致，貝lJ取加權和:T = (TNX ΑΝ+ΤΕ X AE)/(ΑΝ+ΑΕ)式中:AN——南北分量地動位移，單位為微米(μπι) ；AE——東西分量地動位移，單位為微米(μπι); TN——AN的相應周期，單位為秒(s); TE——AE的相應周期，單位為秒(S)。在實際的地震觀測工作中，地震震級M應根據(jù)多個臺站測定結果的平均值確定。該標準還規(guī)定，各級地震部門提供地震信息，新聞機構報道我國地震新聞，各級政府發(fā)布地震預報，各級地震部門制定監(jiān)測預報方案、防震減災措施時以及在各種社會應用中，均應使用該標準規(guī)定的M來表示地震震級。
[0004]邁克爾遜干涉儀是光學干涉儀較常見的一種，其原理是:一束入射光線被分為兩束由平面鏡反射從而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，形成干涉圖樣。兩束光的不同光程可以通過調節(jié)干涉臂的長度來改變介質來實現(xiàn)，主要用于長度和折射率的測量。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種基于邁克爾遜干涉儀的地震等級測量裝置。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:一種地震等級測量裝置，包括箱體以及安裝在箱體內分別沿空間X軸、Y軸和Z軸方向設置的三個結構相同的測量儀，所述測量儀包括導軌、固定安裝在導軌前端的固定板、固定安裝在導軌中部的主板以及活動安裝在導軌后端可沿導軌軸線滑動的鏡架，主板和鏡架之間通過彈簧連接，固定板上設有光檢測器，主板上設有激光器、分光鏡和第一反射鏡，鏡架上設有第二反射鏡，所述激光器、分光鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和光檢測器構成邁克爾遜干涉儀。
[0007]優(yōu)選地，所述彈簧與導軌平行。
[0008]優(yōu)選地，所述沿空間Z軸方向設置的測量儀的彈簧垂直于水平面，其鏡架位于主板下方。
[0009]優(yōu)選地，所述光檢測器與采集單元相連，采集單元與處理單元相連，所述處理單元用于處理采集單元收集的數(shù)據(jù)。
[0010]優(yōu)選地，所述導軌的數(shù)量為二，且平行分布。
[0011]優(yōu)選地，所述鏡架通過滑塊與導軌活動連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的地震等級測量裝置，設置了三個分別沿空間X軸、Y軸和Z軸方向分布的測量儀，測量儀通過邁克爾遜干涉法來測量第二反射鏡的微小位移，通過采集單元將測得的數(shù)據(jù)輸入處理單元中處理，可實現(xiàn)地震運動時地動位移全自動測量;與現(xiàn)有產(chǎn)品相比較，具有體積小，精度高，操作簡便等顯著優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明測量儀的結構示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明地震等級測量裝置的結構示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明確認地震位置的示意圖。
[0016]附圖標記說明:1、導軌;2、固定板;3、主板;4、鏡架;5、光檢測器;6、激光器;7、分光鏡;8、第一反射鏡;9、第二反射鏡;10、彈簧。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明:
[0018]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的地震等級測量裝置，包括箱體以及安裝在箱體內分別沿空間X軸、Y軸和Z軸方向設置的三個結構相同的測量儀，其中沿空間X軸設置的為測量儀A，其中沿空間Y軸設置的為測量儀B，其中沿空間Z軸設置的為測量儀C;測量儀包括導軌1、固定板2、主板3和鏡架4，導軌I的數(shù)量為二，且平行分布；固定板2固定安裝在導軌I前端，固定板2上設有光檢測器5;主板3固定安裝在導軌I中部，主板3上設有激光器6、分光鏡7和第一反射鏡8;鏡架4通過滑塊活動安裝在導軌I后端，并可沿導軌I軸線滑動，鏡架4上設有第二反射鏡9;上述激光器6、分光鏡7、第一反射鏡8、第二反射鏡9和光檢測器5構成邁克爾遜干涉儀;主板3和鏡架4之間通過彈簧10連接，彈簧10與導軌I平行，彈簧10具有彈性，從而可使鏡架4沿導軌I來回移動。
[0019]將本發(fā)明的地震等級測量裝置埋于地下十米左右，地震分為橫波和縱波，測量儀A和測量儀B固定在箱體內部的底板上用來測縱波，測量儀C豎直固定在箱體內部的側面板上，用來測橫波，其中測量儀C的彈簧10垂直于水平面，其鏡架4位于主板3下方。
[0020]為了進一步提高檢測的自動化程度，測量儀A、測量儀B和測量儀C的光檢測器5均與采集單元相連，采集單元與處理單元相連，處理單元用于處理采集單元收集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)處理單元可通過無線連接。
[0021]以下對上述地震等級測量裝置的工作過程作進一步的詳細描述，以表示其工作原理:
[0022]正常狀態(tài)下，地震等級測量裝置處于靜止狀態(tài)，測量儀的激光器6射出的激光束經(jīng)分光鏡7變成兩束光，這兩束光滿足相干條件，分別經(jīng)第一反射鏡8和第二反射鏡9交匯在光檢測器5上形成亮點，可通過控制彈簧10的長度使得該亮點居中，即形成干涉現(xiàn)象；由于測量儀C豎直放置，為了使測量儀C中的亮點居于光檢測器5的中心，需要事先測量出反光鏡7和鏡架4的重量，并選取適合的彈簧10，使得亮點居中。
[0023]地震發(fā)生時，地面晃動，導致鏡架4無法保持靜止狀態(tài)，在彈簧10的控制下沿導軌I來回擺動，此時鏡架4和第二反射鏡9的移動使干涉光發(fā)生變化，從而第一反射鏡8和第二反射鏡9交匯在光檢測器5上形成的亮點的強度發(fā)生明暗的變化，在該過程中，光檢測器5將光的干涉波形通過采集單元輸入處理單元，處理單元根據(jù)以下公式可計算出地動位移AL:
[0024]AL = 2AN*A，
[0025]其中，△N為干涉波形圖中經(jīng)過波峰(或波谷)的個數(shù)，由光檢測器5通過光的干涉波形得出;λ為入射激光的波長，該值的大小僅與激光器6的選擇有關。
[0026]通過測量儀A和測量儀B可測量地震縱波的最大地動位移△ L1，通過測量儀C測量地震橫波的最大地動位移A L2,取△ LdP △ 1^的矢量和，及得到地震面波最大地動位移A的值，再根據(jù)公式:M=lg(A/T)max+l.661g Δ +3.5，S卩可計算出地震等級Μ。
[0027]如圖3所示，單個地震等級測量裝置可確定出地震的具體方位為東南方或西北方等，但是無法得知具體距離，若放置三個同樣的地震等級測量裝置在足夠遠處，地震發(fā)生時，三個地震等級測量裝置同時得到測量數(shù)據(jù)，其方位相交點即為具體地震位置。
[0028]以往的邁克爾遜干涉儀都要對激光進行擴束，這讓讀數(shù)(要計數(shù)出出現(xiàn)或消失的環(huán)的個數(shù))極為不便(計數(shù)過程中不能有任何的振動干擾)，而此方法激光不經(jīng)過擴束，直接用光探測器來測量干涉光的強度，因此使讀數(shù)過程大為簡化，光檢測器得到測量結果，提供了精度保障；通過邁克爾遜干涉儀來測量地動位移，最后通過采集單元將測得的數(shù)據(jù)輸入處理單元中處理，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比較，具有測量精度高，操作簡便等優(yōu)點。
[0029]本領域的普通技術人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種地震等級測量裝置，其特征在于:包括箱體以及安裝在箱體內分別沿空間X軸、Y軸和Z軸方向設置的三個結構相同的測量儀，所述測量儀包括導軌(1)、固定安裝在導軌(I)前端的固定板(2)、固定安裝在導軌(I)中部的主板(3)以及活動安裝在導軌(I)后端可沿導軌(I)軸線滑動的鏡架(4)，主板(3)和鏡架(4)之間通過彈簧(10)連接，固定板(2)上設有光檢測器(5)，主板(3)上設有激光器(6)、分光鏡(7)和第一反射鏡(8)，鏡架(4)上設有第二反射鏡(9)，所述激光器(6)、分光鏡(7)、第一反射鏡(8)、第二反射鏡(9)和光檢測器(5)構成邁克爾遜干涉儀。2.根據(jù)權利要求1所述的地震等級測量裝置，其特征在于:所述彈簧(10)與導軌(I)平行。3.根據(jù)權利要求2所述的地震等級測量裝置，其特征在于:所述沿空間Z軸方向設置的測量儀的彈簧(10)垂直于水平面，其鏡架(4)位于主板(3)下方。4.根據(jù)權利要求1所述的地震等級測量裝置，其特征在于:所述光檢測器(5)與采集單元相連，采集單元與處理單元相連，所述處理單元用于處理采集單元收集的數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權利要求1所述的地震等級測量裝置，其特征在于:所述導軌(I)的數(shù)量為二，且平行分布。6.根據(jù)權利要求1所述的地震等級測量裝置，其特征在于:所述鏡架(4)通過滑塊與導軌(I)活動連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地震等級測量裝置，包括箱體以及安裝在箱體內分別沿空間X軸、Y軸和Z軸方向設置的三個結構相同的測量儀，所述測量儀包括導軌、固定安裝在導軌前端的固定板、固定安裝在導軌中部的主板以及活動安裝在導軌后端可沿導軌軸線滑動的鏡架，主板和鏡架之間通過彈簧連接，固定板上設有光檢測器，主板上設有激光器、分光鏡和第一反射鏡，鏡架上設有第二反射鏡，所述激光器、分光鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和光檢測器構成邁克爾遜干涉儀。本發(fā)明所提供的地震等級測量裝置，與現(xiàn)有產(chǎn)品相比較，具有體積小，精度高，操作簡便等顯著優(yōu)點。
【IPC分類】G01V1/18, G01B11/02, G01B9/02
【公開號】CN105652313
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】郭培利, 劉子健, 常相輝, 樊代和, 徐勛義, 馬亞寧, 張祖豪, 秦鵬程
【申請人】西南交通大學
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2015年12月30日