專利名稱：一種伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地震觀測技術(shù)，尤其涉及一種伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置。
背景技術(shù)：
伸縮儀是一種精密測量地殼巖體兩點(diǎn)間水平距離相對變化的儀器，由伸縮儀基線、傳感器和記錄器組成。適用于觀測地殼應(yīng)變和固體潮水平分量的連續(xù)變化，為研究地震孕育過程的水平應(yīng)變的變化規(guī)律提供數(shù)據(jù)，也為地球彈性研究提供重要數(shù)據(jù)。因此，伸縮儀是我國地殼形變臺網(wǎng)中一個(gè)重要組成部分，目前已有近百套儀器在臺網(wǎng)中運(yùn)行。伸縮儀觀測分辨力非常高(10_ 7 10_n)。由于它的分辨力極高，長期以來缺乏檢測的技術(shù)和設(shè)備，一直是以觀測資料反映出的相關(guān)數(shù)據(jù)作為衡量儀器的標(biāo)準(zhǔn)，而未能直接地準(zhǔn)確地給出儀器的基本性能指標(biāo):分辨力、準(zhǔn)確度、動(dòng)態(tài)范圍和頻率范圍，因此使這類儀器的觀測量缺乏量值可比性。用于地殼形變觀測的伸縮儀的傳遞函數(shù)是伸縮儀最為重要的參數(shù)之一。為了測試傳遞函數(shù)，理論上可以使用階躍響應(yīng)法、正弦波測試法和振動(dòng)臺測試法等各種方法。由于伸縮儀有基線較長(通常都在10米以上)，以及它所觀測的頻率非常低等特點(diǎn)，正弦波測試法和振動(dòng)臺測試法都不適用于伸縮儀的測試。階躍響應(yīng)法是測試伸縮儀傳遞函數(shù)最為簡便有效的方法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置，從而獲取伸縮儀的觀測頻率范圍。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:用微位移裝置產(chǎn)生一個(gè)合適大小的階躍信號來模擬伸縮儀所觀測到的地面應(yīng)變，在階躍信號的作用下，伸縮儀的響應(yīng)則為其頻率響應(yīng)；通過記錄伸縮儀對階躍信號的響應(yīng)輸出數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)識別，可計(jì)算出伸縮儀的傳遞函數(shù)。一、伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置(簡稱裝置)本系統(tǒng)包括激光干涉儀、干涉鏡、反射鏡、微位移發(fā)生裝置、伸縮儀基線和固定底座；微位移發(fā)生裝置、固定底座和伸縮儀基線的支架分別設(shè)置在同一水平面的基巖上；反射鏡設(shè)置在微位移發(fā)生裝置上；干涉鏡和激光干涉儀分別設(shè)置在固定底座上；反射鏡與干涉鏡設(shè)置在同一水平面上；激光干涉儀的發(fā)射光線對準(zhǔn)干涉鏡的中心。[0017]二、伸縮儀傳遞函數(shù)測試方法(簡稱方法)本方法包括下列步驟:①伸縮儀實(shí)時(shí)采集地應(yīng)變水平數(shù)據(jù)，激光干涉儀實(shí)時(shí)采集伸縮儀基線的相對位移；②通過微位移發(fā)生裝置產(chǎn)生脈沖信號；③伸縮儀的基線響應(yīng)步驟②中的脈沖信號，產(chǎn)生應(yīng)變量；④伸縮儀的傳感器響應(yīng)到步驟③中應(yīng)變量，伸縮儀輸出應(yīng)變過程；⑤激光干涉儀響應(yīng)到應(yīng)變量后，輸出伸縮儀基線的相對位移；⑥讀取伸縮儀記錄的應(yīng)變過程數(shù)據(jù)，依據(jù)最小二乘法對數(shù)據(jù)進(jìn)行識別，得出伸縮的傳遞函數(shù)。本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果:①用激光干涉儀進(jìn)行測試，精度高，可作為國家長度測量標(biāo)準(zhǔn)；②用階躍響應(yīng)法測試傳遞函數(shù)，操作方便，測試效率高；③適用于各類基線式伸縮儀。

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:0—基巖；I一激光干涉儀；2—干涉鏡；3—反射鏡；4一微位移發(fā)生裝置；5—伸縮儀基線；6—固定底座。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明:一、裝置1、總體如圖1，本裝置包括激光干涉儀1、干涉鏡2、反射鏡3、微位移發(fā)生裝置4、伸縮儀基線5和固定底座6 ;微位移發(fā)生裝置4、固定底座6和伸縮儀基線5的支架分別設(shè)置在同一水平面的基巖0上；反射鏡3設(shè)置在微位移發(fā)生裝置4上；干涉鏡2和激光干涉儀I分別設(shè)置在固定底座6上；反射鏡3與干涉鏡2設(shè)置在同一水平面上；激光干涉儀I的發(fā)射光線對準(zhǔn)干涉鏡2的中心。2、功能部件[0048]I)激光干涉儀I激光干涉儀I是一種通用的激光測試裝置。通過激光在反射鏡和干涉鏡之間的傳遞，并將發(fā)射光與反射光同時(shí)送入干涉儀I形成干涉條紋，以此來測量反射鏡與干涉鏡之間的距離。2)干涉鏡2干涉鏡2是一種具有分光和反射光線功能的光學(xué)部件。3)反射鏡3反射鏡3是一種具有反射光線功能的光學(xué)部件。4)微位移發(fā)生裝置4微位移發(fā)生裝置4是一種通用的可提供微米級位移量的裝置。5)伸縮儀基線5伸縮儀基線5是一種銦鋼棒，一端固定在基巖O上，另一端連接傳感器，從而檢測基巖O兩點(diǎn)之間的距離變化。6)固定底座6固定底座6是一種通用裝置。3、工作原 理將微位移發(fā)生裝置4安裝在伸縮儀5的測試端，調(diào)整伸縮儀5的電渦流傳感器，使其能夠正常檢測到地殼應(yīng)變。將干涉鏡2和反射鏡3分別安裝在伸縮儀的測試端和固定端上，調(diào)整激光干涉儀I的位置，使其正常工作。微位移發(fā)生裝置4向伸縮儀測試端加入合適的階躍脈沖，并保持這個(gè)狀態(tài)5 8分鐘。階躍脈沖的大小應(yīng)在儀器響應(yīng)范圍內(nèi)盡可能的大。通過電渦流傳感器檢測到該位移的變化，并將其輸出。用高速數(shù)據(jù)采集器記錄伸縮儀的輸出數(shù)據(jù)，根據(jù)階躍響應(yīng)曲線，即可對伸縮儀進(jìn)行系統(tǒng)識別，計(jì)算出伸縮儀的傳遞函數(shù)。二、方法1、步驟⑥:測試傳遞函數(shù)給微位移發(fā)生裝置4加入大小合適的階躍脈沖，并保持這個(gè)狀態(tài)5-8分鐘；階躍脈沖的大小應(yīng)在儀器響應(yīng)范圍內(nèi)盡可能地大；這個(gè)脈沖會(huì)使微位移發(fā)生裝置4的發(fā)生快速改變，這個(gè)改變使伸縮儀基線5產(chǎn)生一個(gè)階躍式應(yīng)變變化，通過伸縮儀基線5傳遞給伸縮儀，伸縮儀會(huì)反映出該變化，根據(jù)階躍響應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可計(jì)算出儀器的傳遞函數(shù)。傳遞函數(shù)計(jì)算根據(jù)伸縮儀的結(jié)構(gòu)原理，其傳遞函數(shù)可以用二階傳遞函數(shù)來近似描述。其數(shù)學(xué)模型可用式(I)來表示
權(quán)利要求1.一種伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置，其特征在于: 包括激光干涉儀(I)、干涉鏡(2)、反射鏡(3)、微位移發(fā)生裝置(4)、伸縮儀基線(5)和固定底座(6)； 微位移發(fā)生裝置(4)、固定底座(6)和伸縮儀基線(5)的支架分別設(shè)置在同一水平面的基巖(O)上； 反射鏡(3)設(shè)置在微位移發(fā)生裝置(4)上； 干涉鏡(2 )和激光干涉儀(I)分別設(shè)置在固定底座(6 )上； 反射鏡(3)與干涉鏡(2)設(shè)置在同一水平面上； 激光干涉儀(I)的發(fā)射光線對準(zhǔn)干涉鏡(2)的中心。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種伸縮儀傳遞函數(shù)測試裝置，涉及地震觀測技術(shù)。本裝置包括激光干涉儀、干涉鏡、反射鏡、微位移發(fā)生裝置、伸縮儀基線和固定底座；微位移發(fā)生裝置、固定底座和伸縮儀基線的支架分別設(shè)置在同一水平面的基巖上；反射鏡設(shè)置在微位移發(fā)生裝置上；干涉鏡和激光干涉儀分別設(shè)置在固定底座上；反射鏡與干涉鏡設(shè)置在同一水平面上；激光干涉儀的發(fā)射光線對準(zhǔn)干涉鏡的中心。本實(shí)用新型用激光干涉儀進(jìn)行測試，精度高，可作為國家長度測量標(biāo)準(zhǔn)；用階躍響應(yīng)法測試傳遞函數(shù)，操作方便，測試效率高；適用于各類基線式伸縮儀。
文檔編號G01B7/16GK203011338SQ20122072865
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者周云耀, 李正媛, 陳志遙, 高平, 呂永清, 吳濤 申請人:中國地震局地震研究所