本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)巖石電磁信號觀測系統(tǒng)的組建、測試及初步應(yīng)用　出處：《中國地震局地球物理研究所》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：很多大地震之前都發(fā)現(xiàn)了電磁異�，F(xiàn)象,研究人員將其作為一種地震前兆信息加以研究,希望其可以在地震預(yù)測預(yù)報方面提供有用線索。然而,迄今為止,震前電磁異�，F(xiàn)象的成因尚無明確的解釋,需通過物理實驗、野外觀測和數(shù)值建模等方式進(jìn)一步開展研究。在實驗室內(nèi)開展小尺度巖石樣品的應(yīng)力加載實驗,研究變形破裂過程中產(chǎn)生的電磁(EME)信號,可能是理解震前電磁異常現(xiàn)象及其內(nèi)在機(jī)理的有效途徑。前人的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),小尺度巖石樣品在加載過程中產(chǎn)生的電磁信號十分微弱,通常為幾毫伏到幾十毫伏,因此實驗過程中電磁信號的高精度采集顯得尤為關(guān)鍵。然而目前尚無針對巖石加載實驗研發(fā)的電磁信號觀測系統(tǒng)。因此,本論文通過組建一套專門用于檢測巖石加載過程中電磁信號的觀測系統(tǒng),實現(xiàn)了微弱電磁信號的準(zhǔn)確、穩(wěn)定采集,并將其初步應(yīng)用于巖石加載實驗,同步檢測來自于巖石內(nèi)部的電磁信號和聲發(fā)射信號,研究電磁信號的特征以及與聲發(fā)射(AE)信號的關(guān)系。論文主要取得的主要進(jìn)展如下：(1)組建了一套專門用于檢測巖石加載實驗中電磁信號的觀測系統(tǒng),并使用人工信號對其進(jìn)行了測試,確定了系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置,為開展巖石電磁實驗奠定了基礎(chǔ)。該系統(tǒng)可進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)的同步采集,能夠在巖石加載變形破裂過程中實現(xiàn)多個物理信號的同步采集,為巖石破裂過程的綜合研究提供了可靠的硬件保障；(2)所組建的電磁信號觀測系統(tǒng)可采集信號頻率范圍為2.5k-800kHz,信號測量范圍為±0.1mV-±10V,每通道最高采樣頻率為2MHz,最多可實現(xiàn)16個通道的同步數(shù)據(jù)采集(通道間時間分辨率為10ns)；(3)通過電磁信號觀測系統(tǒng)采集到了巖石加載過程中產(chǎn)生的EME信號和AE信號；(4)通過對花崗巖樣品進(jìn)行應(yīng)力加載實驗,其中加載速度存在差異(手動控制),結(jié)果發(fā)現(xiàn),樣品在加載初期就可以檢測到少量幅值較低(1mV)的EME信號；隨著應(yīng)力加載,臨近花崗巖主破裂發(fā)生,EME信號數(shù)量顯著增多,幅值增大,最大信號超過80mV,其頻率主要集中在2.5k-100kHz的范圍內(nèi),且EME信號波形為單邊脈沖信號,類似于電容放電曲線；(5)巖石加載實驗中同步采集EME信號和AE信號,實驗結(jié)果表明在巖石加載初期就可以檢測到EME信號和AE信號,EME信號數(shù)量很少,幅值很低(1mV),而AE信號數(shù)量很多,幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于EME信號(5mV),隨著臨近主破裂的發(fā)生,EME信號與AE信號的數(shù)量都明顯增多,幅值變大。EME信號波形為單邊脈沖信號,AE信號為上下振蕩信號。實驗結(jié)果中存在少量EME信號與AE信號對應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象,并且皆為EME信號早于AE信號出現(xiàn),大約提前40-60μs；(6)巖石加載實驗中聲發(fā)射探頭距離電容式傳感器過近(約1cm)時會產(chǎn)生電磁干擾信號,使采集到的EME信號失真,影響實驗結(jié)果,因此在多通道同步數(shù)據(jù)采集時需要使聲發(fā)射探頭盡量遠(yuǎn)離電容式傳感器(5cm)。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地球物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P315.7

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