本文關(guān)鍵詞：室內(nèi)巖石電磁信號(hào)觀測(cè)系統(tǒng)的組建、測(cè)試及初步應(yīng)用　出處：《中國(guó)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(cè)預(yù)報(bào)方面提供有用線索。然而,迄今為止,震前電磁異常現(xiàn)象的成因尚無(wú)明確的解釋,需通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)、野外觀測(cè)和數(shù)值建模等方式進(jìn)一步開(kāi)展研究。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展小尺度巖石樣品的應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn),研究變形破裂過(guò)程中產(chǎn)生的電磁(EME)信號(hào),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(guò)程中產(chǎn)生的電磁信號(hào)十分微弱,通常為幾毫伏到幾十毫伏,因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電磁信號(hào)的高精度采集顯得尤為關(guān)鍵。然而目前尚無(wú)針對(duì)巖石加載實(shí)驗(yàn)研發(fā)的電磁信號(hào)觀測(cè)系統(tǒng)。因此,本論文通過(guò)組建一套專門用于檢測(cè)巖石加載過(guò)程中電磁信號(hào)的觀測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了微弱電磁信號(hào)的準(zhǔn)確、穩(wěn)定采集,并將其初步應(yīng)用于巖石加載實(shí)驗(yàn),同步檢測(cè)來(lái)自于巖石內(nèi)部的電磁信號(hào)和聲發(fā)射信號(hào),研究電磁信號(hào)的特征以及與聲發(fā)射(AE)信號(hào)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(cè)巖石加載實(shí)驗(yàn)中電磁信號(hào)的觀測(cè)系統(tǒng),并使用人工信號(hào)對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試,確定了系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置,為開(kāi)展巖石電磁實(shí)驗(yàn)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(guò)程中實(shí)現(xiàn)多個(gè)物理信號(hào)的同步采集,為巖石破裂過(guò)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(hào)觀測(cè)系統(tǒng)可采集信號(hào)頻率范圍為2.5k-800kHz,信號(hào)測(cè)量范圍為±0.1mV-±10V,每通道最高采樣頻率為2MHz,最多可實(shí)現(xiàn)16個(gè)通道的同步數(shù)據(jù)采集(通道間時(shí)間分辨率為10ns)；(3)通過(guò)電磁信號(hào)觀測(cè)系統(tǒng)采集到了巖石加載過(guò)程中產(chǎn)生的EME信號(hào)和AE信號(hào)；(4)通過(guò)對(duì)花崗巖樣品進(jìn)行應(yīng)力加載實(shí)驗(yàn),其中加載速度存在差異(手動(dòng)控制),結(jié)果發(fā)現(xiàn),樣品在加載初期就可以檢測(cè)到少量幅值較低(1mV)的EME信號(hào)；隨著應(yīng)力加載,臨近花崗巖主破裂發(fā)生,EME信號(hào)數(shù)量顯著增多,幅值增大,最大信號(hào)超過(guò)80mV,其頻率主要集中在2.5k-100kHz的范圍內(nèi),且EME信號(hào)波形為單邊脈沖信號(hào),類似于電容放電曲線；(5)巖石加載實(shí)驗(yàn)中同步采集EME信號(hào)和AE信號(hào),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在巖石加載初期就可以檢測(cè)到EME信號(hào)和AE信號(hào),EME信號(hào)數(shù)量很少,幅值很低(1mV),而AE信號(hào)數(shù)量很多,幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于EME信號(hào)(5mV),隨著臨近主破裂的發(fā)生,EME信號(hào)與AE信號(hào)的數(shù)量都明顯增多,幅值變大。EME信號(hào)波形為單邊脈沖信號(hào),AE信號(hào)為上下振蕩信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果中存在少量EME信號(hào)與AE信號(hào)對(duì)應(yīng)出現(xiàn)的現(xiàn)象,并且皆為EME信號(hào)早于AE信號(hào)出現(xiàn),大約提前40-60μs；(6)巖石加載實(shí)驗(yàn)中聲發(fā)射探頭距離電容式傳感器過(guò)近(約1cm)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾信號(hào),使采集到的EME信號(hào)失真,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,因此在多通道同步數(shù)據(jù)采集時(shí)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(guó)地震局地球物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P315.7

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