电容式倾斜传感器在地壳形变测量中的应用.pdf

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1、2010年第29卷第lO期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)129电容式倾斜传感器在地壳形变测量中的应用吴立恒，陈征，李涛，欧阳祖熙(中国地震局地壳应力研究所，北京100085)摘要：为了满足钻孔倾斜测量灵敏度高、预调节范围大的要求，通过建立电容、微位移、微角度之间的正比关系，设计了RZB型电容式倾斜传感器。结合电机预调节平台，将此传感器集成于深井宽频带多分量钻孔应变仪中，在福建漳州台站实现安装。能记录到地球固体潮汐变化曲线、地震发生前地壳的异常变化和地震发生时的地震波，取得了良好的应用效果。关键词：电容式倾斜

2、传感器；地壳形变；灵敏度；DPB测量电路中图分类号：TH762．2文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)10-0129--03ApplicationofcapacitivetiltsensorincrustaldeformationmeasurementWULi—heng，CHENZheng，LITao，OUYANGZu—xi(TheInstituteofCrustalDynamics．ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China)Abstract：Inordertomeettherequirem

3、entsofhighsensitivityandlargerangeofpre—conditioningforboreholetiltmeasurementsthroughestablishingdirectproportionalrelationshipofcapacitor，micro—displacementandmicro—perspective，RZBcapacitivetiltsensorisdesigned．Combinedwithelectricenginepre-conditioningplatform，thissensorisintegrated

4、indeepwell，wide—bandmuhi-componentboreholestraingaugeandinstalledinZhangzhoustation，Fujian．Changesintheearth’StidecHives，pre—ea~hquakecrustalanomaliesandseismicwavescanberecordedatthetime．Thissensorhadagoodapplicationeffect．Keywords：capacitivetiltsensor；crustaldeformation；sensitivity；D

5、PBmeasuringcircuit0引言垂直摆倾斜仪、气泡倾斜仪、水管倾斜仪等。由于通常的倾我国是世界上多地震的国家，也是蒙受地震灾害最为斜仪所占的体积较大，所以，可安装的范围相对狭窄，而且深重的国家之一。2008年的汶川8．0级特大地震给人们容易受到外界的干扰。J。而新型的RZB电容式钻孔倾斜的生命财产带来巨大的损失。因此，预防和减轻地震造成仪外形体积为q~102mmx800mm，装有2个电容式倾斜传的损失是人们研究的目标。感器，可以监测2个垂直方向的倾斜变化。灵敏度达到地球处于不断的运动状态中，在由此而产生的构造应2X10，非常适合在钻孔中进行安装和观测。力场

6、作用下，地壳岩石介质将发生差异运动与受力变形积1电容式倾斜传感器工作原理累能量，最终导致局部地壳的破坏，即发生地震。地壳形变1．1传感器测斜原理场在一个较大的孕育过程中是随时间变化的，它在地震震电容式倾斜传感器是在一个刚性支架上竖直悬挂一个前、震中、震后有不同的形变，通过对地壳形变的测量，有利重摆，如图1(a)所示，固定极板A，固定极板B和重摆M就于人们更好地认识和分析地壳运动规律和地震孕育过程，构成了三端电容差动式的倾斜传感器。重摆M受到地球为地震预报事业的发展提供翔实的数据资料。重力作用，始终保持铅垂方向。当地面向某一方向倾斜一近年来，国际地球科学界对深井宽频带

7、多分量观测技个角度△，摆支架随着产生△妒的倾斜量，而摆M受重力术十分重视，如美国的PBO计划等。倾斜形变、垂直形变作用，仍保持铅垂方向，摆与支架必然产生相对位移，如及水平形变观测，是地壳应力应变观测必不可少的组成部图1(b)所示，地面倾斜Agz使重摆与固定极板产生相对位分。目前，国内外测量地倾斜的仪器主要有水平摆倾斜仪、移△6有如下关系收稿日期：2010-03-02基金项目：国家中央级公益性科研院所基本科研基金资助项目(ZDJ2009-26)130传感器与微系统第29卷Aqt=AS／L(rad)抽头点，从而达到测量电桥的平衡调节，实现了传感器的高效集成。为提高系