一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構制造技術

本發明專利技術公開了一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構，該傳感單元結構能夠安裝在地下綜合監測地應力、振動、溫度和濕度。傳感單元結構包括采用一個或多個感知地應力的傳感器、感知振動的傳感器和感知溫度和濕度的傳感器，以及配套的前置放大電路。前置放大電路對接收的傳感器信號進行預處理之后，發送到后續處理電路。該傳感單元結構采用特殊不銹鋼外殼和特殊填充材料，能夠耐腐蝕、耐高壓、防水。

【技術實現步驟摘要】
一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構
本專利技術涉及地震監測儀器儀表和傳感器及電路設計領域，具體涉及一種低成本、 可以密集布局監測點，從而覆蓋任意大面積區域的地震臨震監測的方法。
技術介紹
地震預報的基礎是地震前兆，地震前兆的基礎是實時監測的精度和實時監測點的分布密度。分析地震前兆、提煉地震前兆和確定一個地震前兆異常需要有正常背景，連續、 穩定的監測，并且監測點要足夠多。李四光先生創立了利用地應力來預測地震的方法。所謂地應力，就是指存在于地殼中的應力，它包括由地熱、重力、地球自轉速度變化及其他因素產生的應力。由于地震是地球的內力沖破巖石圈造成的，所以在巖石圈遭受內力擠壓的時候，原來的地應力平衡就被打破了，產生了地應力的變化。地震學家從地應力變化的曲線上就可以預測出地震。如果地應力實時監測點分布足夠多，中國大地上的地應力變化就能被充分感知，就有望預測出地震的時間、地點、震級和烈度。臨震預測是通過撲捉前兆現象給出預測。而通常的前兆現象如地應變加速或地面隆升、重力場變化、磁場變化、電場變化、地下電阻率變化、地下水位變化、地下流體流動、地下水化學成分變化、大氣化學成分變化以及其他一些可能對應力、對巖石中的裂紋或巖石的摩擦特性的變化敏感的參數的變化。在地應力、地溫、地磁、水位、地聲即巖土應變之聲發射等多種地震前兆中，地應力異常變化已經經過中國多次預報證實，得到普遍接受。地聲的監測儀器目前還沒有問世。地震本質是地層中積累的彈性應變能釋放。根據彈性力學中圣維南局部影響原理 (圣維南，法國科學院院士，彈性力學家)，震源體處引發地震的構造應力是一個平衡力系， 只會使震源區近處產生顯著的應力應變，而遠處的應力應變隨距離增加迅速衰減。不論何種類型的地震，只要是應力積累引發的地震，巖層必然經歷從線彈性變形向破裂前的非線彈性變形迫近的一系列應變變化。在震源及臨近地區布設應變儀，就能監測到地層介質在構造應力作用下的應變變化過程。然而，基于當前的地震前兆監測方法建立的地震前兆觀測臺站，需要投資數百萬元建設費，需要幾十到幾百平米的建筑面積、幾百到幾千平米的土地面積，設備等，同時需要運行人員和較多的運行費。如果密集建立，資源消耗巨大，難以實現。今天，以遼寧省為例，前兆觀測臺站約34個，其中測量地應力的約10個，根本不可能覆蓋整個遼寧省的地震前兆監測。因此，無法取得震源區的地應力變化，以及其隨時間的演化狀態，更無法取得大區域的地區應力變化圖像，尤其是獲得不到發生地震前和震后應力變化、調整、重新分配的過程與狀態。解決問題的關鍵在于實現低成本、廣覆蓋的地應力變化和地聲的實時監測。
技術實現思路
本專利技術的主要目的就是解決現有地震臨震監測技術中難以實現的監測點的密集建設的問題，提供一種用于地震臨震監測地應力的傳感單元結構，具有低成本、可以密集布局監測點、耐高壓、耐腐蝕、防水，能夠實時監測大面積區域的地應力變化的異常情況，數據用于地震臨震監測和預報。為實現上述目的，本專利技術提供一種特定的地應力傳感單元結構，其特征在于包括至少一個地應力傳感器和對應前置電路；包括至少一個振動傳感器和對應前置電路，包括至少一個溫度傳感器和對應前置電路；包括至少一個濕度傳感器和對應前置電路。地應力傳感器能夠獲得0. OlkPa到IOOOkI3a地應力的變化，振動傳感器能夠獲得0. OOlHz到IOOHz 的地層振動信號，溫度傳感器能夠獲得_20°C到80°C的地層溫度信號，濕度傳感器能夠獲得5%到97%的地層濕度信號。地應力傳感單元結構具有耐腐蝕、耐高壓、防水性好和導熱的特點。各種傳感器具有三個以上備份。地應力傳感單元結構能夠埋入200米以下的底層深處。地應力傳感單元結構具有低成本、高可靠性的優點，能夠大規模布局本專利技術的有益效果是低成本實時監測地應力變化，能夠在包括城市的區域密集布局，從而掌握整個監測區域地聲和地應力的實時變化。解決長期以來沒有實現的低成本、高密集度、大面積覆蓋的地震監測點的建立問題，為地震前兆分析和地震臨震預報建立詳細、精確、可信的監測設備基石出。具體實施方式和附圖說明本申請的特征及優點將通過實施例，結合附圖進行說明。以地震臨震監測中心為核心的系統結構如圖1所示，包含、地應力傳感單元和處理單元的監測單元將本地監測點的數據傳送到監測中心，監測中心對數據進行分析和處理。一種地應力傳感單元示意圖如圖2所示，316型不銹鋼圓柱體中充滿了填充材料， 該材料用于保護傳感器和內部結構，傳導熱和濕，傳導振動。填充材料側面用壓電振動傳感器包裹，較大面積的傳感器能提高振動監測的靈敏度，填充材料頂部和底部分別安裝地應力傳感器，傳感前置電路和溫濕度傳感器分別靠近不銹鋼圓柱體的兩端，可以防止電路工作對溫濕度的影響。整個不銹鋼圓柱體有一個透氣孔和一條信號電源線。本專利技術一種實施例的特定應用如圖3所示，在城市中每隔IKm的地點布局1個監測單元(SP)，每100個監測單元通過GPRS或3G模塊無線發布數據到至少一個監測中心 (SC)，城市內部監測中心通過3G無線模塊和有線互聯，使每個監測中心能夠獲得全部區域監測單元的數據，從而實時監測地震前兆。這樣的配置能夠保證1平方千米一個監測點，一個1萬平方千米的城市僅需要1萬個監測點。以上內容是結合一種實施方式對本專利技術所作的進一步詳細說明，不能認定本專利技術的具體實施只局限于這些說明。對于本專利技術所屬
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本專利技術的保護范圍。權利要求1.一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構，其特征在于包括至少一個地應力傳感器和對應前置電路；包括至少一個振動傳感器和對應前置電路，包括至少一個溫度傳感器和對應前置電路；包括至少一個濕度傳感器和對應前置電路。2.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述地應力傳感器能夠獲得0. OlkPa到IOOOkPa地應力的變化。3.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述振動傳感器能夠獲得0. OOlHz到IOOHz的地層振動信號。4.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述溫度傳感器能夠獲得-20°C到80°C的地層溫度信號。5.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述濕度傳感器能夠獲得5 %到97 %的地層濕度信號。6.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述的地應力傳感單元結構具有耐腐蝕、耐高壓、防水性好和導熱的特點。各種傳感器具有三個以上備份。7.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于所述的地應力傳感單元結構能夠埋入200米以下的底層深處。8.如權利要求1所述的特定地應力傳感單元結構，其特征在于地應力傳感單元結構具有低成本、高可靠性的優點，能夠大規模布局。全文摘要本專利技術公開了一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構，該傳感單元結構能夠安裝在地下綜合監測地應力、振動、溫度和濕度。傳感單元結構包括采用一個或多個感知地應力的傳感器、感知振動的傳感器和感知溫度和濕度的傳感器，以及配套的前置放大電路。前置放大電路對接收的傳感器信號進行預處理之后，發送到后續處理電路。該傳感單元結構采用特殊不銹鋼外殼和特殊填充材料，能夠耐腐蝕、耐高壓、防水。文檔編本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于地震臨震監測的地應力傳感單元結構，其特征在于：包括至少一個地應力傳感器和對應前置電路；包括至少一個振動傳感器和對應前置電路，包括至少一個溫度傳感器和對應前置電路；包括至少一個濕度傳感器和對應前置電路。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮曉星，王新安，葛彬杰，王金泊，
申請(專利權)人：深圳思量微系統有限公司，
類型：發明
國別省市：94