【摘要】：在地震觀測中,希望通過監(jiān)測地下應(yīng)力的動態(tài)變化來識別亞失穩(wěn)應(yīng)力狀態(tài),亞失穩(wěn)階段是斷層進(jìn)入失穩(wěn)(發(fā)震)的關(guān)鍵階段,可以通過識別亞失穩(wěn)階段來判定發(fā)生地震的可能性。一般大地震前后需要有效地觀測到0.01MPa的應(yīng)力變化,要想獲得足夠的觀測信噪比,要求觀測儀器的測量分辨率至少達(dá)到0.001Mpa。由馬瑾等研究表明亞失穩(wěn)過程中,在彈性變形下體應(yīng)力變化與溫度變化之間表現(xiàn)出明確的線性關(guān)系。另外,溫度是一個(gè)標(biāo)量,處理溫度數(shù)據(jù)更加容易。由公式ΔT=αTΔθ,α≈7.5×10~(-4)K/MPa(以閃長花崗巖為例),T為絕對溫標(biāo),室溫下T≈300K,可得,ΔT≈2.25×10~(-4)K,即對應(yīng)的溫度測量分辨力至少要達(dá)到1×10~(-4)℃量級。由馬瑾等研究表明,在亞失穩(wěn)階段斷層附近的測點(diǎn)均有過微弱的升溫和降溫,但幅度很小(0.1mK量級)。要想獲得足夠的溫度觀測信噪比,就要求溫度傳感器分辨率可以達(dá)到1×10~(-5)℃量級。當(dāng)前的用于地震前兆的溫度計(jì)分辨率可達(dá)1×10~(-4)°C,而這對于深井溫度監(jiān)測識別亞失穩(wěn)狀態(tài)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,那么就需要優(yōu)化溫度計(jì)的分辨率以達(dá)到要求。為了可以實(shí)現(xiàn)高分辨率地監(jiān)測井下溫度變化,本文采用分布式測溫方法,將N組溫度傳感器均勻分布在測溫環(huán)境中,均勻監(jiān)測多點(diǎn)的環(huán)境溫度變化,并對獲得的N組數(shù)據(jù)求平均以提高測溫分辨率。選用貼片式Pt1000電阻作為溫度敏感單元,采用四線制的接線方法,設(shè)計(jì)基于串聯(lián)多個(gè)Pt1000傳感器的平衡電橋測溫電路。利用(Li-ion)鋰離子充電電池作為驅(qū)動電源;測溫電路輸出電壓信號經(jīng)過差分放大電路放大后,經(jīng)由EDAS-24GN數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳送給PC端,并進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)處理。同時(shí)為了降低測溫系統(tǒng)的自發(fā)熱影響,只將測溫度傳感器放置在井下,其他裝置都放在井上。本文通過采用分布式測溫方法、多只鉑電阻串聯(lián)、提高電橋供電電壓、使用導(dǎo)熱良好的鋁基電路板等多項(xiàng)措施,提高了測溫電路的靈敏度,改善了測溫電路與被測介質(zhì)的熱傳導(dǎo)耦合,減少了鉑電阻自發(fā)熱對溫度測量的影響。在溫度分辨率和噪聲測試方面,引入了對比觀測和相關(guān)分析方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方案構(gòu)造的溫度傳感器溫度監(jiān)測范圍可調(diào)、監(jiān)測分辨率達(dá)到1×10~(-5)℃量級,系統(tǒng)噪聲有效值優(yōu)于最初提出的分辨率1×10~(-5)℃的指標(biāo),可以滿足地震前兆溫度觀測的需要。
【圖文】：

1.0～2.5℃之間；堿性花崗巖的溫度變化為 2.0～4.0℃。由陳究表明體應(yīng)力變化與溫度變化之間存在明確的線性關(guān)系，亞失體應(yīng)變關(guān)系密切，體積減小溫度升高，體積增大溫度降低[2]。很低，熱量傳輸極慢，體應(yīng)變造成的熱量變化得以保存[2]。另量，處理溫度數(shù)據(jù)更加容易。因此獲取觀測溫度數(shù)據(jù)對地震觀義。那么，通過測量深井基巖溫度變化可了解應(yīng)力變化，與鉆度觀測與環(huán)境的耦合方式為熱傳導(dǎo)，耦合更加充分，通過在基變化引起）溫度變化，可以與鉆孔應(yīng)變觀測互相驗(yàn)證，同時(shí)也一種新的手段。

2.總體方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求本文研究的目標(biāo)是溫度的高分辨率連續(xù)監(jiān)測，為地震預(yù)測提供高分辨率的溫?fù)?jù)。研究內(nèi)容有：（1）通過推導(dǎo)溫度計(jì)算公式和溫度分辨率公式，提出高分辨率測溫方法。（2）提出高分辨率（0.00001℃）溫度測量裝置的設(shè)計(jì)方案與并進(jìn)行實(shí)現(xiàn)（3）系統(tǒng)測試與結(jié)果分析，對高分辨率溫度測量裝置進(jìn)行分辨率測試和系聲測試，為進(jìn)一步研制完整的高分辨率監(jiān)控系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。1 分布式測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)高分辨率溫度監(jiān)測的設(shè)計(jì)要求，，系統(tǒng)總體是實(shí)現(xiàn)框圖如圖 2.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地震預(yù)測研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P315.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉方斌;王愛國;袁道陽;;北祁連山東段強(qiáng)震間靜態(tài)庫侖應(yīng)力變化與觸發(fā)作用研究[J];地震工程學(xué)報(bào);2014年02期

2 趙烽帆;魏志恒;;蘆山Ms7.0地震產(chǎn)生的靜態(tài)庫侖應(yīng)力影響研究[J];四川地震;2014年02期

3 胡鵬程;時(shí)瑋澤;梅健挺;;高精度鉑電阻測溫系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2014年04期

4 王騰;王新安;雍珊珊;謝崢;郭朝陽;林科;;一種地溫傳感器及其在大地震臨震前兆監(jiān)測中的應(yīng)用[J];華南地震;2014年01期

5 董曉輝;;諧振式石英音叉溫度傳感器機(jī)械切叉新方法[J];科技創(chuàng)業(yè)家;2013年15期

6 呂連燦;;印刷電路板設(shè)計(jì)[J];中國科技信息;2013年14期

7 李鑫;盧剛;李聲晉;;基于CPLD的高速隔離數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];儀表技術(shù)與傳感器;2012年07期

8 馬瑾;S I SHERMAN;郭彥雙;;地震前亞失穩(wěn)應(yīng)力狀態(tài)的識別——以5°拐折斷層變形溫度場演化的實(shí)驗(yàn)為例[J];中國科學(xué):地球科學(xué);2012年05期

9 劉國琨;;電阻測溫儀器的新進(jìn)展[J];國外電子測量技術(shù);2011年08期

10 樊俊霞;李新娥;;基于單片機(jī)的熱敏電阻溫度計(jì)的設(shè)計(jì)[J];科技信息;2011年18期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李彩華;地震計(jì)自噪聲測試技術(shù)研究[D];中國地震局地球物理研究所;2014年

2 冀學(xué)美;電源管理集成電路高精度高可靠性設(shè)計(jì)研究[D];浙江大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 于磊;固態(tài)數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)裝置關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2014年

2 趙圣飛;基于STM32的數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中北大學(xué);2014年

3 吳海洋;基于ARM的人體紅外測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];太原科技大學(xué);2011年

4 許卓;基于ARM的多通道溫度采集系統(tǒng)的研究[D];華南理工大學(xué);2011年

5 孫精武;基于熱電偶的控溫器設(shè)計(jì)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

6 羅立成;光纖陀螺精密溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

7 賴多明;高精度溫深參數(shù)測量技術(shù)研究與設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

8 楊修杰;多通道智能溫濕度巡檢儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];成都理工大學(xué);2009年

9 張亮;基于ARM和μC/OS-Ⅱ的多通道高精度溫度監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D];河海大學(xué);2007年

本文編號：2592770