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具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器稳定性研究

为考查具有量程扩展和原位标定功能的RZB钻孔应变仪传感器的可靠性和稳定性,设计了山洞条件下该传感器与常规传感器的定性对比实验,并对传感器日漂移量进行定量计算.通过对2019-10～2020-05观测数据进行绘图分析和计算统计,验证RZB钻孔应变仪传感器的优越性.     

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一种RZB分量式钻孔应变仪原地线性标定技术及试验

由于运维时间长，RZB钻孔应变仪存在元器件老化、材质蠕变等问题，使传感器性能不断发生变化，需要定期对其进行原地静态物理标定。目前采用的以压电陶瓷为核心的静态物理标定方式存在迟滞、蠕变、非线性等缺陷，使标定结果精度差、误差大。本文设计了以陶瓷马达为核心、光栅传感器作为反馈、RS485总线为基础的远程线性标定机构，实现了RZB钻孔应变仪原地线性标定功能。在实验室开展原地线性标定模拟试验，传感器满量程的标定数据结果表明，标定分辨率达到2 μm，线性度优于1%。     

邹城台钻孔应变更换探头前后数据精度评价

利用相对标定、四分量自检分析、M2潮汐因子相对中误差计算及与同台站TJ-2体应变观测资料进行相关性对比等方法,计算邹城地震台RZB-2分量式钻孔应变2020-01~2021-07更换探头前后仪器的内精度、自检情况及M2波潮汐因子精度,综合分析分量式钻孔应变观测系统的稳定性和观测数据的可靠性。结果表明,更换探头后邹城台RZB-2分量式钻孔应变数据内精度高,两组面应变符合四分量自检方程,相关系数接近1,面应变与体应变的面应变数据的相关性也接近1,仪器观测系统稳定,观测数据可靠。但2021年台站周边新建工厂导致干扰增多,数据潮汐因子精度较差,平均值为0.07左右,建议做好环境保护工作,以提高观测数据质量。     

RZB钻孔应变仪量程扩展的研究

为使RZB型钻孔应变仪在千米深井水压的作用下能够正常工作,设计了以陶瓷马达为核心、RS485总线为基础的远程控制机构,用以补偿传感元件的初始位移,从而实现RZB型钻孔应变仪量程的扩展,并在实验室开展了10 MPa水压的模拟实验。结果显示,装有量程扩展系统的传感器在5 MPa处超量程,经量程调节后,在10 MPa处仍能正常工作。     

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三维钻孔应变的力学模型

讨论了两个问题：（１）三维圆孔问题的力学模型。论证了常用的平面弹性力学圆孔问题的钻孔应变公式并不能满足三维弹性力学平衡方程。为此重新推导出三维空孔问题的解，进而可得到有底空孔、有底耦合封固、有底顶头加力等几种边界条件的钻孔应变解。（２）在边界条件上，实际地球潮汐形变应力与三维圆孔问题力学模型的应力有差异。论证了在目前钻孔应变测量的精度情况下，边界条件的这一差异不影响三维圆孔问题力学模型在应变固体潮中的应用