【摘要】：本論文闡述了對三維鉆孔應變儀多項參數(shù)的測試研究,主要是完成該儀器整機的線性度、靈敏度、頻率響應等測試,并對測試數(shù)據(jù)進行研究分析。目前,在國內還沒有對三維鉆孔應變儀進行全面地測試研究。我所對三維鉆孔應變儀,將首次采用非接觸式微位移技術對該儀器各參數(shù)進行測試,且配備有高精度電容位移傳感器、高精度納米級壓電陶瓷、光纖陀螺儀等全新傳感器。這樣測試所得的數(shù)據(jù)更為精準、穩(wěn)定、可靠,然后分析數(shù)據(jù)且從中發(fā)現(xiàn)問題改善不足,最終使各參數(shù)達到國家行業(yè)中技術指標要求,促進三維鉆孔應變儀輸出數(shù)據(jù)的精確穩(wěn)定,為將來實現(xiàn)深井三維應變動態(tài)觀測和實時智能分析做嘗試,探索短臨異常跟蹤及震前預警。測試結果表明:(1)線性度誤差:水平分量1號:1.08%;水平分量2號:1.29%;水平分量3號:1.099%;水平分量4號:1.03%;傾斜分量1號:1.178%;傾斜分量2號:1.04%;傾斜分量3號:0.87%;傾斜分量4號:1.129%;符合線性度誤差2%范圍。(2)靈敏度:將應變儀的輸出電壓信號與高精度電容傳感器測得的實際位移量相比,得到水平分量1號:0.392V/μm;水平分量2號:0.435 V/μm;水平分量3號:0.379V/μm;水平分量4號:0.532 V/μm;傾斜分量1號:0.385V/μm;傾斜分量2號:0.724V/μm;傾斜分量3號:0.399V/μm;傾斜分量4號:0.719V/μm;滿足考核指標要求。(3)頻帶范圍:經(jīng)測試-3dB頻率處于90Hz-95Hz之間,滿足設計指標50Hz的要求,故三維鉆孔應變儀各項指標均符合國家行業(yè)規(guī)范要求,且基于非接觸式的微位移測試技術的測試方案可行,比之前接觸式測試方法更具創(chuàng)新性、穩(wěn)定性、精準性、可靠性。本文主要由六大章節(jié)的內容來詳細介紹新型三維鉆孔應變儀的結構及其各重要參數(shù)的測試研究,且闡述了非接觸式微位移測試技術,具體如下:第一章詳細闡述了國內外對于鉆孔應變儀的結構及測試方法的研究背景,說明了有關鉆孔應變測試方法的發(fā)展狀況和趨勢,提出新型的三維鉆孔應變儀的新測試方法,即基于非接觸式的微位移測試技術,最后還提出了本文設計中的創(chuàng)新點以和將待解決的問題。本章節(jié)總結了有關應變儀測試方法的發(fā)展歷程,主要提出了新測試方法的框架,為后面章節(jié)鋪墊了扎實的理論基礎。第二章詳細闡述了目前微位移測試技術的類型和發(fā)展,同時分析了新型三維鉆孔應變儀內部傳感器的精密結構以及工作原理。本章節(jié)主要總結了多種微位移測試技術方法,詳細說明了本文新測試系統(tǒng)中所需的電容微位移測試技術,具有一定的創(chuàng)新性。第三章詳細闡述了測試新的三維鉆孔應變儀各參數(shù)指標所需要的測試環(huán)境、測試筒設計、詳細的測試方案,同時也展開嚴格地比較和研究。本章節(jié)總結了測試實驗室里應該具備的設備和環(huán)境要求,確保了測試過程的順利進行。第四章詳細闡述了對三維鉆孔應變儀進行測試時所包含的標定原理和測試方案,介紹了采用的多個高精度測試傳感器。本章中主要對儀器的線性度、靈敏度及頻率響應范圍等參數(shù)的測試制定了全面測試方案測試且進行嚴格測試、研究。本章節(jié)總結了測試研究中所使用的高精度測試傳感器,且對三維鉆孔應變儀的各重要參數(shù)進行測試,測試結果表明測試所得的數(shù)據(jù)更為穩(wěn)定精準,各參數(shù)的研究結果滿足國家地震行業(yè)規(guī)范,并且進行了多次重復性測試,數(shù)據(jù)研究表明重復性較好,穩(wěn)定性高。結論是這種新的測試方案可行可靠。第五章詳細闡述了測試研究中的誤差分析,并對三維鉆孔應變儀靈敏度測試的結果展開了相應誤差分析,本章節(jié)通過實驗測試的結果和標準靈敏度相比較,最終結果表明新測試方法的測試效果可靠,誤差在范圍內。并且提出降低誤差的一些措施,以便更好地測試研究。第六章對整篇論文進行了詳細的總結,通過對儀器各重要指標的測試,分析測試數(shù)據(jù)可以得出以下結論:基于非接觸式微位移技術測試法具有可靠性,先進性,創(chuàng)新性。各參數(shù)測試數(shù)據(jù)經(jīng)分析可知是符合國家行業(yè)規(guī)范的,整個測試方案可行有效,比以前的接觸式測試技術更穩(wěn)定、精準、可靠。最后不僅提出了測試研究過程中的不足和缺點,還結合所研究的三維鉆孔應變儀提出以后結合物聯(lián)網(wǎng)的防雷設計方案,希望儀器更加安全和完善。
【圖文】：

圖 2.1 差動電容結構假使在兩個定片 a和 b上給予的電壓（即兩處電位或電勢之差且兩個電壓之間是正相與反相的關系，用公式可以表達為U置時動片與兩個定片的間距均為0dd d 時（即動片處于

三維鉆孔應變儀平面結構圖
【學位授予單位】：中國地震局地震研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P315.62

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本文編號：2673520