YRY型钻孔应变仪是中国地震台网“十五”期间在全国安装的全天候(分数据采集)不间断监测地壳应变的主要仪器设备。该设备性能处于**水平,全套仪器运行功率为15W,主要由防雷隔离电源、数采仪器、井下(50~100m)传感器及网络通信光纤转接器组成。由于YRY-4钻孔应变仪的井下传感器探头是用水泥与周围岩石耦合的,为一次性仪器[1],因此传感器经不起过电压和大电流的冲击,被雷击或发生故障损坏后将无法更换维修,只能报废。因此,供电防雷方式和电路控制系统直接影响仪器的安全和监测数据的连续性。本文改制的自发电型防雷隔离电源具备供电完全物理隔离、防雷效果***、抗市电扰动强、功能完善、可靠性高及安全性较好的特点,有效保证了监测仪器的安全、连续运行。每通道都内置有高成本滤波放大电路,导致动态应变仪的单通道成本比静态应变仪高很多。四川防水焊接应变仪原理
一般动态电阻应变仪的输出为电流信号,常配以光线示波器作为记录器,也可配用磁带机作为记录器。动态应变是随时间而变化的,须将应变的动态过程记录下来,因此动态应变仪要与记录器配套使用,记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。为了同时测量多个动态应变的信号,应变仪一般有多个通道,每个通道测量一个动态应变信号。动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在5千赫以下。它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。北京常温应变仪厂家应变仪能够测量的点数叫做测量点数。
应变观测处在这一发展节点,有必要对**问题做再思考或再梳理,澄清一些潜在的模糊观念。例如以为:某个方向的元件只反映该方向的应变信息;元件的读数变化量就是该方向岩石的线应变;求解3个未知数就只需用3个元件的测值和3个方程式做计算;计算岩石应变状态只需要元件的位移灵敏度,等等,均影响到资料的恰当理解和更好运用。本文着重强调以下2个认识。(1)现今的钻孔应变仪,均在井下使用钢筒和水泥的工作方式,不是“空孔法”而是“实孔法”。从元件的基本力学公式出发,可得知:应变仪内钢筒的径向位移值直接给出的解答,就是岩石的比较大主应变方位角及面应变和切应变。只有当四分量均匀分布时,求解式较为简明,而且2个应变量(面应变、切应变)的计算分别只需一个灵敏系数,计算结果的系统误差来源比较明了。此后,如需要可以做相加减的计算,得出比较大、**小主应变,此二者为“推算的再生结果”,同时涉及2个灵敏系数。
动态应变仪各部分的作用如下:电桥:将应变片电阻的变化转行成电流或电压信号。振荡器:供给正弦波交流电压作为电桥的工作电压,并通过信号电压对它进行调幅,输出调幅电压信号送入放大器,同时它也为相敏检波器提供参考电压。放大器:由于电桥输出的信号非常微弱,必须经过放大器将电桥送来的调幅电压进行不失真放大。相敏检波器:它既具有检波器的作用,又能完成辨别被测信号的相位(如应变信号的拉伸或压缩性质)的任务,实现解调。低通滤波器:由于通过相敏检波后,波形中还包含着载波及其高次谐波,因此需要通过低通滤波器滤掉被测应变信号以外的高频成分,得到信号的原形。其在内部设计构思时同时兼顾静态和动态测量,导致无法用传统静态电阻应变仪信号一致性保障方式来设计电路。
电阻应变仪,是利用金属的应变-电阻效应制成的电阻应变计,测量器电阻变化,间接测量构件的应变。体积小,重量轻,便于携带,适合于室内、现场或野外使用。电阻应变仪实质上是测量电阻变化,但用应变刻度读数显示,一开始的电阻应变仪一般用指示电表指示或用记录仪记录。随着电子技术的发展,出现了数字式应变仪,它直接用数字显示应变,并发展成可打印记录,可进行多点应变快速测量,对于随时间变化很快的动态应变信号,又发展了数据采集装置和系统,它由计算机进行操作,可进行实时数据采集、传送、储存和处理。一般的动态仪的采样速度跟不上信号的变化速度,转换速率极高的超动态应变仪来进行测量。四川防水焊接应变仪原理
动态应变仪的组成部分:电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器、电源。四川防水焊接应变仪原理
静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。多点测量时可配以扩展扫描箱。多点采集时的切换方式,一般有手动切换和电脑控制的自动切换。高精度多通道静态电阻应变一般扫描频率较低,但稳定剂和线性度指标很高,可用来做缓慢变化的应变信号或有典型稳态特征的应变信号的长期在线测量,高精度静态电阻应变仪为了保证桥路切换过程中应变采集数据的一致性,一般采用高精度电磁方式的桥路切换电路来保证这一指标的实现。动态应变仪是测量随时间而变化的应变,将应变的动态过程记载下来,动态应变仪可以250000每秒的速率对应变信号进行采样。四川防水焊接应变仪原理
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