專利名稱：地震預測儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過探測地震前異常電磁輻射信號預報地震的預測儀。
地震是一種對國民經濟和人民生命財產有重大危害的自然現象，人們一直希望能夠了解地震產生的原因，認識這種地震的活動規律，實現對強地震發生時間、地點和量級的準確預報，以便盡可能避免或減少強地震造成的損失。人們對地震的產生原因和預測地震的發生時間、地點及震級已作了不少的研究報導，如“Hayakawa and Fujinawa,Tokyo,1994。”介紹了地震前從DC至HF的各頻段上都觀測到異常電磁波；“地球物理學報，40，增刊，398-410,1997”文中闡明測定地震電磁輻射信號是除地震波以外獲取地球內部信息的重要途徑。但由于來自人類社會和自然界的干擾，以及地震前兆信息的復雜性和多變性，正確識別、提取和驗證地震期間異常電磁波，建立地震預測的電磁波異常前兆圖像，正是眾望所待解決的問題。又如“地震學報，17,237-246,1995。”總結1976年唐山地震后在國內開展的5種觀測儀器、0.01-20Hz超低頻和幾千赫至幾十千赫的震前電磁輻射觀測的成果，對40余次5級以上的地震進行的統計分析結果表明，震前出現電磁輻射異常的時間差別很大，大部分為2小時至4.5天，少數僅為幾分鐘，絕大多數地震震時沒有觀測到電磁輻射現象；震前電磁輻射是不連續的、陣發性的；異常信息時間越長、振輻越大，則地震也越大；異常信息是頻率低的出現早，頻率高的出現晚。最近Yumoto分析了1993年在日本Karimshima發生的幾次地震，發現在震前16小時就出現了VLF波異常噪聲輻射，頻率在1.2KHz。“地震學報，18,272-275,1996”介紹了利用日本TOA觀測系統，對1992年11月至1994年3月云南發生的13次4級以上地震進行了ULF和VLF電磁輻射的觀測和研究，其中12個震例都觀測到震前的異常信號，并認為電磁輻射異常信號對震情發展過程有較好的連續跟跟蹤能力。“地震學報，17,81-88,1995”介紹利用空間電場儀研究了震前極低頻電偶極子的形成和傳播規律，指出震前垂直向極低頻電場異常信號頻譜與震中距有一定的相關關系。1996年11月17日至29日在新疆喀什地區8次4級以上地震期間，中國科學院地球物理所用感應式地磁脈動儀均發現在震前約24小時出現的超低頻異常電磁輻射現象，這種震前超低頻電磁輻射的主要特點是①在地震前24小時左右開始觀測到0.1-0.5Hz頻率范圍的寬帶異常電磁輻射，與常見的地磁脈動現象有明顯差異；②異常電磁輻射是斷斷續續出現的，持續時間長短不等，最長可長達61min，最短只有0.5min，間隔時間也是隨機；③震前超低頻異常電磁輻射的影響區域距震中約1000公里左右；④震時觀測不到這種超低頻異常電磁輻射。但至今國內外沒有一臺基于震前異常電磁輻射的探測，能準確預測地震震源位置和震源覆蓋范圍，估算地震發生時刻、震源深度和震級的儀器。
本發明的目的是要提供一種地震預測儀，它能通過探測地震前異常電磁輻射信號，以達到準確預報地震的震源位置和震源的覆蓋范圍及估算出地震發生時間、震源深度和震級的效果。
本發明的技術方案為一種地震預測儀，包括由三維寬頻帶電磁信號接收探頭、前置放大器、傳輸屏蔽電纜、主機及慢速磁帶機構成，其主機內配有直流穩壓電源、低通濾波器、50Hz陷波器、位置調節器、A/D轉換器、GPS接收器、自校數字鐘及帶有鍵盤與鼠標的信號分析器，其中接收探頭與前置放大器相連通，前置放大器由傳輸屏蔽電纜與主機的低通濾波器通道相連通，再連通50Hz陷波器，分成并聯的兩個支路，一個支路與慢速磁帶機連通，另一支路與位置調節器連通，再與A/D轉換器相連接，A/D轉換器與信號分析器相連接，GPS接收器分別與A/D轉換器、自校數字鐘相連接，自校數字鐘與慢速磁帶機相連接。其工作原理為由地表面上放置的一組三維寬頻帶高靈敏感應探頭，探測地表空間中微弱的電磁信號，對三個方向通道上的分量信號分別產生放大的輸出電壓信號。由于震前電磁信號可能極弱，要通過高靈敏度、低噪聲、低溫漂的前置放大器，將探頭產生的輸出信號再次放大。信號通過低通濾波器，選出甚低頻、超低頻電磁信號進行分析。為消除50Hz市電干擾，通過一個頻響為50Hz的陷波器，除去放大信號中的市電干擾成份，得到所要探測的三個分量的電磁信號。與此同時，通過GPS接收器接收標準的秒信號，送入自校數字鐘，從數字鐘得到標準的時標信號。三分量電磁信號與標準的時標信號一方面作為模擬信號可直接輸入慢速磁帶機內用磁帶記錄下來，以備查找、檢驗；另一方面直接輸入位置調節器，再進入A/D轉換器，將三分量模擬信號和時標信號換成數字信號，送入信號分析器，GPS接收器接收的觀測點定位數據也同時送入信號分析器。信號分析器能對電磁信號加以識別，選出電磁輻射類型的信號，并分別對三分量所選信號進行分析處理，達到預報測定地震的震源位置和震源覆蓋范圍及估算出地震發生時間、震源深度和震級的目的。
本發明的技術方案，其結構簡單、安裝方便、操作容易、設備能選購，成本費用不太貴。它能準確的測定地震前異常電磁輻射信號，對預報地震發生具有相對的正確性，值得推廣應用。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1為本發明結構示意圖。
圖2為本發明工作原理圖。
圖3為本發明的接收探頭結構示意圖。
圖4a為本發明的前置放大器的外形示意圖。
圖4b為本發明的前置放大器的電源線路板電路圖。
圖4c為本發明的前置放大器的線路板電路圖。
圖5為本發明的傳輸電纜結構示意圖。
圖6為本發明的主機內線路板布置示意圖。
圖7為本發明的低通濾波器電路圖。
圖8為本發明的50Hz陷波器電路圖。
圖9為本發明的位置調節器線路圖。
圖10為本發明的A/D轉換器工作原理圖。
圖11為本發明的GPS接收器工作原理圖。
圖12為本發明的自校鐘工作原理圖。
如圖1-2所示，一種地震預測儀，包括由三維寬頻帶電磁信號接收探頭(100)、前置放大器(200)、傳輸屏蔽電纜(300)、主機(400)及慢速磁帶機(409)構成，其主機(400)內配有直流穩壓電源(401)、低通濾波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置調節器(404)、A/D轉換器(405)、GPS接收器(406)、自校數字鐘(407)及帶有鍵盤(901)與鼠標(902)的信號分析器(408)，其接收探頭(100)與前置放大器(200)連通，前置放大器(200)由傳輸屏蔽電纜(300)與主機的低通濾波器(402)通道相連通，再連通50Hz陷波器(403)，然后分成并聯的兩個支路，一個支路與慢速磁帶機(409)連通，另一支路與位置調節器(404)連通，位置調節器(404)再與A/D轉換器(405)相連接，A/D轉換器(405)與信號分析器(408)相連接，GPS接收器(406)分別與A/D轉換器(405)、自校數字鐘(407)相連接，自校數字鐘(407)與慢速磁帶機(409)相連接。
如圖3所示，上述的接收探頭(100)由中間的磁性鐵芯(110)、支撐鐵芯的支架(120)、固粘在支架上的引線板(150)、繞在里面的探測繞組(130)、繞在外面的標定繞組(140)、外側套有帶封蓋(170)的套筒(160)及在探頭一端的探測繞組(130)與標定繞組(140)中設有的屏蔽引線(180)等部分組成，探測繞組(130)的屏蔽引線的芯線(181)與繞組終端相連，屏蔽線的屏蔽線(182)與繞組始端相連，標定繞組(140)的屏蔽引線的芯線(183)與繞組終端相連，屏蔽引線的屏蔽線(184)與繞組始端相連。
如圖4(a、b、c)所示，上述中的前置放大器(200)內裝有穩壓電源線路板(250)和前置放大器線路板(210)，電源線路板可交直流兩用，可將220V市電轉變成±8V的直流電供前置放大器使用，也可直接接入±8V的直流電源，電源線路板(250)上設有市電電源開關(271)、保險管(272)、接地點(273)及輸出+8V與-8V直流電的接點(274、275)。前置放大器線路板(210)上設有三個通道的接點(211和212、221和222、231和232)分別與探頭(100)的三個分量引出端相連接。
如圖5所示，上述中的傳輸電纜(300)由防水外皮(301)、屏蔽層線(302)、內絕緣層(303)及塑皮芯線(304)組成。
如圖6所示，主機(400)內配有直流穩壓電源(401)、低通濾波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置調節器(404)、A/D轉換器(405)、GPS接收器(406)、自校數字鐘(407)和信號分析器(408)的線路板。如圖7-12所示，低通濾波器(402)的三個通道的輸出接點(555和556、565和566、575和576)分別與50Hz陷波器(403)的三個通道的輸入接點(611和612、621和622、631和632)相連，然后，從陷波器(403)第1通道的輸出接點(614、615)輸出通道的電磁信號分成并聯的兩條支路，一條支路是將模擬信號直接送到慢速磁帶機(409)，與磁帶機(409)第1通道輸入口相連，另一條支路分別與位置調節器(404)的第1通道的輸入接點(651和652)相連，從陷波器(403)第2通道的輸出接點(624和625)輸出通道的電磁信號也分成并聯的兩條支路，一支路是將模擬信號直接送到慢速磁帶機(409)，與磁帶機(409)第2通道輸入口相連，另一支路分別與位置調節器(404)的第2通道的輸入接點(661和662)相連，從陷波器(403)第3通道的輸出接點(634和635)輸出的電磁信號也分成并聯的兩條支路，一支是將模擬信號直接送到慢速磁帶機(409)，與磁帶機(409)第4通道輸入口相連，另一支路分別與位置調節器(404)的第3通道的輸入接點(671、672)相連，位置調節器(404)三個通道的3個輸出接點分別為(654和655、664和665、674和675)，輸出每通道模擬信號，送入A/D轉換器(405)中，將三通道的模擬信號轉變成數字信號，并以1秒的采樣率將數據暫存在單片機內，每10秒鐘與信號分析器(408)通訊一次，向信號分析器(408)發送數字信號。位置調節器(404)的接點(655、665、675)與A/D轉換器(405)的接點(710)相連，另外3個輸出接點(654、664、674)分別與A/D轉換器(405)的另3個接點(711、712、713)相連。與此同時，GPS接收器(406)不斷地接收GPS的定時定位信號，將秒脈沖信號送入自校鐘(407)中進行定時校對，并將時間定位信號送入A/D轉換器(405)中成為與信號分析器(408)進行通訊的一部分數據。GPS接收器(406)的2個接點(810、811)分別與A/D轉換器的2個接點(714、715)相連，1個接點(815)與自校鐘(407)的1個接點(851)相連。自校鐘(407)的另外2個接點(852、853)與磁帶機(409)第3通道輸入口相連，輸出時標模擬信號，記錄在磁帶上。利用A/D轉換器(405)的通訊串口，將三通道的秒采樣數據和時間定位數據通過RS232接口插座(716)，每10秒鐘與信號分析器(408)進行一次數據通訊，在信號分析器硬盤上建立以天為單位的數據文件。信號分析器(408)可由586以上微機或筆記本電腦改裝而成，內裝有特定軟件，能按地震預測的新方法對電磁信號加以識別，選出電磁輻射類型的信號，并分別對三分量所選信號進行分析處理預報測定地震的震源位置和震源覆蓋范圍，估算出地震發生時間、震源深度和震級。
權利要求
1．一種地震預測儀，包括由三維寬頻帶電磁信號接收探頭(100)、前置放大器(200)、傳輸屏蔽電纜(300)、主機(400)及慢速磁帶機(409)構成，其主機(400)內配有直流穩壓電源(401)、低通濾波器(402)、50Hz陷波器(403)、位置調節器(404)、A/D轉換器(405)、GPS接收器(406)、自校數字鐘(407)及帶有健盤(901)與鼠標(902)的信號分析器(408)，其特征在于接收探頭(100)與前置放大器(200)連通，前置放大器(200)由傳輸屏蔽電纜(300)與主機的低通濾波器(402)通道相連通，再連通50Hz陷波器(403)，然后分成并聯的兩個支路，一個支路與慢速磁帶機(409)連通，另一支路與位置調節器(404)連通，位置調節器(404)再與A/D轉換器(405)相連通，A/D轉換器(405)與信號分析器(408)相連接，GPS接收器(406)分別與A/D轉換器(405)、自校數字鐘(407)相連接，自校數字鐘(407)與慢速磁帶機(409)相連接。
2．根據權利要求1所述的地震預測儀，其特征在于接收探頭(100)由中間的磁性鐵芯(110)、支撐鐵芯的支架(120)、固粘在支架上的引線板(150)、繞在里面的探測繞組(130)、繞在外面的標定繞組(140)、外側套有帶封蓋(170)的套筒(160)及在探頭一端的探測繞組(130)與標定繞組(140)中設有的屏蔽引線(180)等部分組成，探測繞組(130)的屏蔽引線的芯線(181)與繞組終端相連，屏蔽引線的屏蔽線(182)與繞組始端相連，標定繞組(140)的屏蔽引線的芯線(183)與繞組終端相連，屏蔽引線的屏蔽線(184)與繞組始端相連。
3．根據權利要求1所述的地震預測儀，其特征在于前置放大器(200)內裝有穩壓電源線路板(250)和前置放大器線路板(210)，電源線路板(250)上設有市電電源開關(271)、保險管(272)、接地點(273)及輸出+8V與-8V直流電的接點(274、275)，前置放大器線路板(210)上設有三個通道的接點(211和212、221和222、231和232)分別與探頭(100)的三個分量引出端相連接。
4．根據權利要求1所述的地震預測儀，其特征在于傳輸電纜(300)由防水外皮(301)、屏蔽層線(302)、內絕緣層(303)及塑皮芯線(304)組成。
5．根據權利要求1所述的地震預測儀，其特征在于低通濾波器(402)的三個通道的輸出接頭(555和556、565和566、575和576)分別與50Hz陷波器(403)的三個通道的輸入接點(611和612、621和622、631和632)相連，陷波器(403)第1通道的輸出接點(614、615)分別與磁帶機(409)一個通道輸入口、位置調節器(404)的第1通道的輸入接點(651和652)相連，陷波器(403)第2通道的輸出接點(624和625)分別與磁帶機(409)第2通道輸入口、位置調節器(404)第2通道的輸入接點(661和662)相連，陷波器(403)第3通道的輸出接點(634和635)分別與磁帶機(409)第4通道輸入口、位置調節器(404)的第3通道的輸入接點(671、672)相連，位置調節器(404)三個通道的3個輸出接點(655、665、675)與A/D轉換器(405)的接點(710)相連，另外3個輸出接點(654、664、674)分別與A/D轉換器(405)的另3個接點(711、712、713)相連，GPS接收器(406)的2個接點(810、811)分別與A/D轉換器的2個接點(714、715)相連，另1個接點(815)與自校鐘(407)的1個接點(851)相連，自校鐘(407)的另外2個接點(852、853)與磁帶機(409)第3通道輸入口相連。
全文摘要
本發明公開了一種地震預測儀,它由電磁信號接收探頭、前置放大器、傳輸屏蔽電纜、穩壓電源、低通濾波器、位置調節器、50Hz陷波器、A/D轉換器。GPS接收器、信號分析器以及慢速磁帶機構成,用于接收地震前異常電磁輻射信號,預測地震的震源位置和震源覆蓋范圍,估算出地震發生時間、震源深度和震級。該發明結構簡單、安裝方便、操作容易,測定靈敏、準確,以便盡可能避免或減少地震造成的損失,具有實際使用價值。
文檔編號G01R33/035GK1236111SQ9910793
公開日1999年11月24日 申請日期1999年6月3日 優先權日1999年6月3日
發明者楊少峰, 楊旭 申請人:楊少峰, 楊旭
專業數控銑床產品供應商
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