一款簡易SS-Y伸縮儀檢測盒研發(fā)及應用＊

趙希磊 柳 建)

1) 安徽省地震局，合肥 230031

2) 安徽蒙城地球物理國家野外科學觀測研究站，安徽蒙城 233500

引言

SS-Y伸縮儀是一款廣泛應用于山洞形變觀測的主流地震儀器類型，部分儀器跨斷層設置，觀測數(shù)據(jù)具有很高的地震監(jiān)測預報價值[1]。安徽區(qū)域內(nèi)共有5套SS-Y伸縮儀在網(wǎng)運行，其中4套使用年限已超10年，儀器各部位嚴重老化、故障率高。然而，一線運維人員年輕人多，且儀器檢修經(jīng)驗匱乏，多數(shù)省局、臺站的儀器檢修裝備落后，仍然停留在10年前以萬用表為主的狀態(tài)[2]。由于儀器故障多，運維水平低，因而造成該儀器故障排除困難，儀器觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和連續(xù)率低，已經(jīng)無法滿足越來越高的地震監(jiān)測預報工作要求[3-5]。

為解決當前SS-Y伸縮儀故障檢修中存在的困難，提高儀器運維技術(shù)水平，本文研發(fā)了一款專用于該型儀器的檢測盒。

1 檢測盒工作原理

SS-Y伸縮儀核心觀測系統(tǒng)按功能分為測量系統(tǒng)和標定系統(tǒng)。按硬件模塊分為測量裝置、前置放大盒（簡稱前置盒）、主機、EP-III數(shù)采及配套線路等（圖1）[6]，其中前置盒與探頭統(tǒng)稱傳感器。測量系統(tǒng)工作原理是：測量裝置④內(nèi)可伸縮銦瓦棒（一端固定在擺墩上，另一端固定在探頭上）隨大地形變其長度發(fā)生伸縮變化，反映為位置固定的鐵芯在探頭套筒中間位置變動，該變動被探頭感知輸出形成觀測信號；探頭輸出信號經(jīng)前置盒③濾波放大（±8 V以內(nèi)的微變低壓直流模擬信號，有效信號量程為±2 V），通過五芯屏蔽線傳輸至主機②（每條五芯屏蔽線只傳輸一個通道觀測信號），主機②也通過五芯屏蔽線為前置盒③供電（±20/±9 V直流電，±9 V供電用于洞溫傳感器）；主機②匯集多通道傳感器模擬信號后，傳輸至數(shù)采①，模數(shù)轉(zhuǎn)換后形成數(shù)據(jù)文件輸入數(shù)據(jù)庫。本文研發(fā)的檢測盒⑤可串聯(lián)在五芯屏蔽線的前置盒③或主機端②使用，檢測盒包含一塊內(nèi)置檢測電路板、兩個使用SS-Y伸縮儀同款航插的檢測接口（一公一母）和一個萬用表接口，原理如圖1所示。圖中，五芯屏蔽線共有5路信號串聯(lián)通過檢測電路板，板上配有K1/K2兩個按鍵，K1用于進行正/負供電檢測選擇，并將選擇結(jié)果輸入K2；K2用于供電/信號檢測選擇，并將選擇結(jié)果輸入萬用表。

圖1 SS-Y伸縮儀構(gòu)成示意圖/檢測盒原理圖Fig.1 Working principle diagram of SS-Y geophysical observation instrument and schematic diagram of detection box

2 功能及應用

為檢驗SS-Y伸縮儀檢測盒實用性，本文設計了一組測試實驗，如圖2所示。

圖2a是本文研發(fā)的SS-Y伸縮儀檢測盒及內(nèi)置電路板，該測試實驗硬件系統(tǒng)由SS-Y主機、前置盒、探頭（含套筒和鐵芯）、檢測盒、萬用表及連接線構(gòu)成。在圖2b中，鐵芯插入伸縮儀探頭套筒，連接前置盒，檢測盒串接于主機與前置盒之間的五芯屏蔽線上近前置盒端，外接萬用表實時顯示檢測值。實驗系統(tǒng)連接完成后，啟動電源，在按鍵K1和K2都彈起時，萬用表實時顯示信號電壓值（?2.78 V）（圖2b），撥動鐵芯，可見實時數(shù)據(jù)在工作范圍（±8 V）內(nèi)正常變化，此功能可用于日常維護中調(diào)零操作；然后，按下按鍵K2，萬用表實時顯示正供電（20.1 V）（圖2c）；再按下按鍵K1，萬用表實時顯示負供電（?20.3 V）（圖2d），正負供電均達到20 V表示供電正常。另外，該檢測盒也可串接在SS-Y伸縮儀洞溫傳感器信號通道上，信號電壓值通常在150 mV（相當于15℃，安徽中部年平均溫度）左右，供電電壓約為±9 V。通過對線路上供電和信號檢測，可大致判斷儀器故障位置，若供電不穩(wěn)，則向上游主機端尋找故障位置；若供電正常、信號異常，則向下游傳感器端尋找故障位置。

圖2 SS-Y伸縮儀檢測盒測試實驗Fig.2 Experiment of SS-Y detection box

3 結(jié)束語

SS-Y伸縮儀檢測盒的研發(fā)應用，不僅結(jié)束了該儀器檢修沒有專業(yè)檢修裝備的歷史，也促進了儀器檢修技術(shù)的發(fā)展。