几种测量小位移的电容传感器

电容测微计可算是近年来发展最快的位移测量方法之一。早在1910年,维利(Villey,J.)就开始应用电容器的原理来测量小位移,但是直到惠丁顿(Whiddington,R.,1920)的超测微计问世后才引起人们的广泛注意。电容传感器由于灵敏度高、精度高、动态响应好、结构简单等优点,因此很早就有人利用它来测量压力、流     

BSO井下地震计系统

BSO 井下地震计系统是基准台现代化观测系统的前置部分。它由三分向井下地震计及其电子装置两部分组成.用一个周期 T_0=5s 的地震计和电容位移传感器,可获得长、中、短周期三个频段的记录。本文是作者研制的井下地震计系统。文中着重分析了地震计的反馈控制原理和输出特性;介绍了水平向和垂直向地震计的结构、性能、特点及为该系统研制的电容位移传感器、地震计、遥控装置、系统信号的传输以及系统的电源供电等的性能和技术指标。文章最后提出了该系统运行情况及存在的一些问题,供从事地震观测技术工作者参考。     

球形电容传感器研究进展

1 研究背景 利用传统平板式电容传感器对曲面结构进行检测时,难以设置合适的位置,而且传感器探头与被测物体的平行度对精度有较大影响.相比之下,球形电容传感器以其非平面检测方式,在各个方向具有相同的传感特性,对特殊曲面结构进行检测时具有较大优势.球形电容传感器发展至今大致为3种:球探头形、差动型以及柔性球形电容传感器.根据结构的不同,球形电容传感器应用范围也有所区别.     

振荡——鉴频型电容换能器

地震仪中动圈型换能器是使用最多的一种换能器。动圈型换能器输出电压与被测量物体的速度成正比,不能直接表示出被测物体的位置或位移量。在地震仪器中应用电容换能器则是最近几年的事。电容换能器不但换能输出电压与被测物体的位移成比例,还能直接表示出被测物体的位移量或位置。     

宽频带石英水平摆倾斜仪频率特性动态测试

石英水平摆倾斜仪灵敏度高、稳定性好,在我国前兆地震台网中得到较为广泛的应用.为进一步提高倾斜仪性能指标,李际弘等(2018)引入静电力反馈技术,采用高精度差动式电容换能器替代原来的涡流传感器,并通过电子线路将差动式电容换能器的输出处理后反馈给差动式电容传感器的中心极板,在两侧固定极板的直流电压作用下,该反馈电压将会在中心极板上产生一静电力.如此,改进后倾斜仪的机械部分和电路部分构成一个负反馈系统,从而改善仪器的工作频带、动态范围、线性度等技术指标.     

水平井生产测井组合仪模拟井测量数据分析与模型建立

由于水平油水两相流局部流速及局部相含率沿管径方向存在复杂分布,致使其流量及相含率测量非常困难.本文利用伞集流涡轮流量计、电导传感器、过流式电容传感器构成的生产测井组合仪,在水平油水两相流模拟井中开展了动态实验,分析了流动特性及管子角度倾斜对涡轮流量计及含水率传感器响应特性的影响.根据电容及电导传感器在不同总流量及含水率范围的响应分辨特性,分别采用变系数漂移模型及统计模型预测分相流量,发现变系数漂移模型能够自适应调整模型中的流型参数,且对油水两相分相流量具有较高预测精度.     

离心机振动台试验中侧向流动地基位移分析方法研究

通过分析倾斜可液化地基的离心机振动台试验,对离心机振动台试验中地基土体位移分析方法进行了研究,得到了能够有效测量和计算可液化地基地震过程中和震后侧向流动的位移的方法。这种分析方法能够通过对加速度数据的处理和计算,有效地克服位移传感器在地震过程中反应不够灵敏导致的位移过程测量的误差,得到合理的地震过程中地基位移变化;同时利用位移传感器对低频位移测量准确的优势,通过量测的震后侧向位移值对计算位移值进行修正,可以得到地震结束后,地基的最终变形。本研究为土工离心机振动台试验中侧向流动地基的位移测量和分析提供可靠有效的方法,也能够为进一步的可液化地基离心模型试验的土体位移相关研究分析提供必要基础。     

澳大利亚的地震观测设施

常用的地震传感器有两种,即灵敏的地震计和强运动加速计。它们的名字来自于用于检测运动的传感器、测量速度或位移的地震计和测量加速度的加速度计。     

对粘滑瞬态过程的新认识

用三种不同的位移测量仪器,两套独立的记录装置,证明了目前人们对粘滑瞬态过程的认识是值得重新考虑的。如果用安装在容器外部的电感位移传感器来测量粘滑时的裂纹位移,则粘滑瞬态过程的应力—位移曲线呈“L”型,与人们的认识相一致。但如用安装在容器内部的应变片位移计来测量裂纹位移,则瞬态过程的应力—位移曲线呈斜直线下降。作者认为后者更能反映粘滑过程的本质。造成不同图形的主要原因是不稳定性开始时,应力和位移是否同时变化,以前实验中记录到的“不同时”是测量位移的仪器时间滞后所造成的,而滞后的原因又是传感器的原理和安放的位置不同所引起的。     

VS型垂直摆倾斜仪电容测微传感器摆动误差分析

根据高斯定理分析并推导出非平行平板电容器的电容计算公式,并将其结果用于分析ＶＳ型垂直摆倾斜仪的三片式差动电容特性,得出了垂直摆在摆动情况下倾斜角与输出电压非线性关系的表达式,按仪器的结构参数计算了非线性误差的大小,以及线性化近似处理的范围,结果说明倾斜仪器的输出特性化处理合理可行,最后介绍了一种电容传感器装配的妥善方法和允许的装配误差。     

位移摆式拾振仪的暂态分析与在振动测量中的应用

本文采用状态变量法,以突加正弦与突加余弦振动为作用函数,按通常701型和101型拾振仪使用的参数对动圈式位移摆拾振仪进行了动态分析。文中分析了动圈两端引入并联电容和不引入并联电容及引入并联电容同时又引入积分环节三种情况。这三种情况都给出了供修正实测记录直接查证用的前五个峰值的频率特性和峰值出现的时间特性,同时给出机械系统放大倍数随频率变化的特性。还给出了实际标定特性以及应用实例。     

一种短基线伸缩仪的设计与实现

SS-Y伸缩仪在中国地壳形变观测中已安装使用多年, 为了保证观测信噪比, 伸缩仪基线长度一般在10~30 m之间, 过长的基线导致仪器易受环境干扰的影响; 同时, 由于没有密封设计, 长期使用会出现格值误差等问题。针对SS-Y伸缩仪所存在的不足, 研制了一种新型短基线伸缩仪, 仪器基线长度为1 m, 采用具有较高精度的电容传感器进行位移测量, 并设计了全新的整体密封结构, 使仪器具备更好的抗干扰能力。线性度、 灵敏度等参数测试及观测试验结果表明, 该新型短基线伸缩仪具有良好的性能特性和观测信噪比, 这为仪器的进一步优化打下了基础。     

基于电化学理论的腐蚀监测技术研究及其在钢混梁中的应用

掌握钢筋腐蚀状态可为结构安全评定及全寿命设计提供科学依据。利用分段法解析腐蚀传感器的恒电流阶跃响应数据,提取腐蚀过程特征参数。采用Sym 4小波分析电化学噪声数据得到判定点蚀发生的能量分布。显示腐蚀后混凝土的电阻量级仅为102Ω.cm2,极化电阻量级为102Ω.cm2,钢筋的腐蚀速率较大;双电层电容量级为10-4F.cm-2;β<1说明CPE项的出现,导致电容表现为非理想电容;σ/Rp≥10-2,说明较长测试时间内扩散起主导作用;腐蚀前EN的能量主要集中在1、2、3晶胞上,而腐蚀发生后EN的能量转移到特征晶胞5、6、7上。本文认为,分段解析恒电流阶跃响应数据能够在时域内准确获取腐蚀过程特征参数;基于小波分析的能量分布方法能够定性判定点蚀的发生;五电极传感器能够准确监测腐蚀过程。     

基于无人机及光流特征值法的振动台模型动位移测试方法研究

当前振动台模型试验大型、高耸结构的顶端位移测量较为困难,针对该问题提出采用无人机摄影技术对结构顶端大位移进行非接触测量。研究以光流特征值法为理论基础的视频位移识别技术,利用静止点对该方法计算结构位移过程中产生的无人机悬停飘移进行补偿,借助Python编写一套高精度位移响应程序,进行高耸结构模型振动台试验。通过输入不同幅值的地震波,对无人机拍摄的模型顶端位移视频进行程序分析,将输出结果与传统拉线位移计测量结果对比。针对拉线位移计算结果及视频位移识别结果之间的误差,通过FFT高通滤波、基线校正等方法对原始数据进行处理,形成了一套面向无人机摄影测量的处理标准。研究工作可有效地利用无人机代替传统接触式位移传感器,在大量程下实现对结构的顶端位移测量。     

记录大位移的宽频带强震仪

作者把H.Benioff提出的电磁式地震计用并联电容增长固有周期的方法用到强震仪的设计中,并提出用电流计并联电阻-电容增长电流计固有周期和对整个仪器频率特性进行校正的设计方法,获得了将近三个十倍频程的带宽。标定实验和野外观测结果与理论计算相符。 该仪器可用于爆炸地震效应观测和工程结构振动测量。最大可记录位移1米,频带宽度约为0.2赫到200赫。     

含有瞬态冲击信号的振动测量

土木水利工程结构的惯性绝对振动测量中,瞬态冲击信号测量是一个难点,有时测量信号和真实信号差距甚大。针对土木水利工程结构的瞬态冲击信号的惯性绝对测量,分析得到惯性传感器的瞬态反应是造成瞬态冲击信号测量失真的原因,对传感器的瞬态反应问题进行了讨论。从瞬态冲击信号,尤其是单个脉冲持续时间较长的瞬态冲击信号及测量传感器(指惯性式绝对振动测量传感器)两方面对瞬态冲击信号测量问题进行了分析,指出了长持时瞬态冲击信号测量效果不好主要是因为传感器的通频带带宽不够,尤其是低频带宽不够,总结了加速度、速度及位移瞬态冲击信号测量应注意的一些事项。因为位移信号通常由速度信号积分而来,对积分造成的瞬态信号测量严重失真的问题进行了讨论,并给出了一组对比结果。最后,进行了总结并给出了一些结论。     

根据峰值地动位移标度无饱和地计算地震震级

全球定位系统测量仪是非惯性的,它直接测量相对于全球参考框架的位移;而惯性传感器受到系统出格(主要因倾斜)的影响,对得到位移的积分有不利影响。我们根据分布在近源到区域距离(约10~1 000km)上的高速全球定位系统台网记录,研究了MW6~9地震的峰值地动位移(PGD)的震级标度性质,得出的结论是:实时全球定位系统的地震波形可用来快速测定震级;通常在破裂开始的第一分钟内,许多情况是在破裂结束前,可定出震级。虽然比用P波初始几秒钟波形的地震预警方法要慢一些,但我们的方法不会遇到地震传感器在大震级时出现的饱和效应。快速震级估算可用于快速生成地震的震源模型、海啸预测和需要长周期位移准确信息的地震动研究。     

空中电场大地电磁法

空中电场大地电磁法(Air Electric Field Magneto-Telluric method,简称AEMT),其基本的原理是,通过电容传感器测量近地表空中三个分量的交变电场,用磁棒观测交变磁场,再将所测电场和磁场转化为阻抗,通过对阻抗的解释,达到查明地下地质体的分布特征的目的.本文对AEMT基本原理进行较详细的论述,证明了电容传感器代替接电极原理的基本公式.分析了空气中垂直电场的来源,在介绍地面低频电磁波近似边界条件的基础上,导出了AEMT测量垂直电场分量时视电阻率的计算公式,并计算了一维情况下二层、三层地电模型AEMT视电阻率曲线.介绍了应用实例,最后讨论AEMT方法的技术特点.     

光纤测量技术在岩土工程量测中的应用

光纤作为传感与传输双重功能的特殊介质,所具有显著优势使其在岩土工程量测中有着十分广阔的应用前景。在介绍光纤传感器与系统和光纤微弯测量原理的基础上,以边坡变形量测为例,结合岩土工程中对应力应变、压力位移等多种参量的量测要求,探讨了光纤位移传感器制作及布设方法,深入分析了其在边坡变形量测中需要解决的关键技术问题和解决办法,给出了构建超长距全分布式光纤量测系统的基本模式和主要架构。     

粘滑位移的直接测量和剪切破裂能的修正

从滑动弱化模型剪切破裂能G的计算公式出发,对三轴实验中常用位移测量方法作简要分析,认为改用弹簧应变片式位移计直接测量断层位移比用位移传感器在容器外部测量更能真实地反映粘滑的动态过程.作如此技术上的改进以后,当频率响应和采样速率比粘滑动态过程高得多时,就能直接得到(u)积分曲线而无需进行弹性修正.对同一粘滑事件,分别用弹簧应变片式位移计和位移传感器在高压容器的内外同时进行位移测量,在各种条件下,前者得出的G值总比后者高得多,约为3——10倍.初步的分析表明,后者偏低的主要原因在于容器外的位移计不能及时地反映粘滑时的位移变化,而新的方法在一定程度上克服了这一缺点,因而更接近于用地震学方法所得到的G值.