一种地震转动加速度计制造技术

本发明专利技术涉及一种地震转动加速度计，包括外壳、底板，外壳内部设有轮辐式质量弹簧装置、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器、两组动圈式阻尼器、电路板，轮辐式质量弹簧装置位于两组摆式差动电容换能器中间，两组摆式差动电容换能器分别包括外动极板、内动极板和固定极板，电路板包括两个电容电压变换电路、两个调理电路、合成电路、两个阻尼调节电路。本发明专利技术结构紧凑、设计合理，监测精度高，可靠性好，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种地震转动加速度计
本专利技术涉及一种加速度计，特别是涉及一种用于强地震观测的基于轮辐式质量弹簧装置的双差容式地震转动加速度计。
技术介绍
目前，公知的强震观测使用的是三分向加速度计，获得的加速度往往被认为是东西、南北和铅垂向三个平动的振动，实际上地震时刚体在一点的完整运动特性还包括转动，需要测量6个自由度震动，即三个平动和三个转动，尤其是近场地震动，转动分量更加明显。目前在多次大地震中均发现转动破坏的现象，例如在细长高耸的建筑(如烟筒、方尖碑、雕像等)中出现了较多转动破坏。大量研究也发现在结构地震反应中，转动分量在结构构件中可以产生很大的剪力和弯矩，扭转分量和摇摆分量对结构反应的贡献非常大，然而由于缺乏转动分量记录等原因，许多国家在结构的抗震设计中都未考虑转动作用。目前国内外尚无地震转动加速度计的产品，而用于航天的惯导六自由度测量系统，测得的转动量为角速度，直接用于地震转动加速度测量还存在很多技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种结构紧凑、设计合理，可靠性高，监测精度好的可测量地震转动加速度的地震转动加速度计。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：包括外壳、底板，所述的外壳内部设有轮辐式质量弹簧装置、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器、两组动圈式阻尼器、电路板，所述的轮辐式质量弹簧装置包括中轴、质量分布均匀的质量环、内环，位于两组摆式差动电容换能器中间，通过中轴下端与底板相连，通过质量环与两个摆座连接，所述的质量环与内环通过2-8个参数相同、对称安装的弹簧片连接，内环固定安装在中轴上端，所述的两组摆式差动电容换能器分别包括外动极板、内动极板和固定极板，外动极板、内动极板与摆架一端连接，摆架的另一端与摆座相连，所述的两组动圈式阻尼器分别包括动圈、轭铁、极靴、磁钢、定位套和磁路后盖，通过轭铁下端按对称反向安装在磁路座上，磁路座固定在底板上，轭铁的前端通过套管与摆式差动电容换能器的固定极板相连，所述的动圈上端分别与外动极板、内动极板、摆架相连，下部伸入到由圆柱形极靴的外侧和轭铁上部内侧形成的磁缝隙中，所述的电路板包括两个电容电压变换电路、两个调理电路、合成电路、两个阻尼调节电路，每组摆式差动电容换能器的外动极板、内动极板和固定极板分别与一个电容电压变换电路输入端连接，电容电压变换电路的输出端接调理电路的输入端，两个调理电路的输出端连接合成电路，合成电路用于把平动分量消除，把转动分量合成后输出与地震转动加速度成正比的电压信号，每组动圈式阻尼器中的动圈对应一个阻尼调节电路，并相互连接，提供加速度计所需要的阻尼比。本专利技术的优点是：1、结构紧凑、设计合理，在一个壳体内实现了基于轮辐式质量弹簧式双摆电容换能的功能；2、利用电容电压变换电路、调理电路、合成电路消除了地震平动加速度，实现了地震转动加速度的测量，监测精度高，可靠性好；3、适用范围广，可广泛用于地震转动加速度的观测和土木工程结构的转动测量。附图说明图1是本专利技术的结构原理图；图2是本专利技术的主视图；图3是本专利技术的俯视图；图4是本专利技术的电器原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。由图1-图4可知，本专利技术包括外壳21、底板16，所述的外壳21内部设有轮辐式质量弹簧装置31、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器30、两组动圈式阻尼器32、电路板23，所述的轮辐式质量弹簧装置31包括中轴1、质量分布均匀的质量环2、内环3，位于两组摆式差动电容换能器30中间，通过中轴1下端与底板16相连，通过质量环2与两个摆座6连接，所述的质量环2与内环3通过2-8个参数相同、对称安装的弹簧片4连接，内环3固定安装在中轴1上端，所述的两组摆式差动电容换能器30分别包括外动极板12、内动极板13和固定极板11，外动极板12、内动极板13与摆架7一端连接，摆架7的另一端与摆座6相连，所述的两组动圈式阻尼器32分别包括动圈17、轭铁10、极靴18、磁钢19、定位套20和磁路后盖9，通过轭铁10下端按对称反向安装在磁路座8上，磁路座8固定在底板16上，轭铁10的前端通过套管14与摆式差动电容换能器30的固定极板11相连，所述的动圈17上端分别与外动极板12、内动极板13、摆架7相连，下部伸入到由圆柱形极靴18的外侧和轭铁10上部内侧形成的磁缝隙中，所述的电路板23包括两个电容电压变换电路25、两个调理电路26、合成电路27、两个阻尼调节电路28，每组摆式差动电容换能器30的外动极板12、内动极板13和固定极板11分别与一个电容电压变换电路25输入端连接，电容电压变换电路25的输出端接调理电路26的输入端，两个调理电路26的输出端连接合成电路27，合成电路27用于把平动分量消除，把转动分量合成后输出与地震转动加速度成正比的电压信号，每组动圈式阻尼器32中的动圈17对应一个阻尼调节电路28，并相互连接，提供加速度计所需要的阻尼比。所述的弹簧片4的个数为4个。所述的内环3通过固定螺丝5与中轴1的上端固定连接。所述的固定极板11位于外动极板12和内动极板13之间。所述的外壳21上方设有把手22，侧面设有输出插座24，输出插座24与电路板23的合成电路27、两个阻尼调节电路28连接。所述的定位套20套接在轭铁10内部，轭铁10后端设有磁路后盖9，定位套20内部、极靴18后端套接有磁钢19。所述的底板16上还通过支撑套管29安装有支脚15。本专利技术轮辐式质量弹簧装置31可以主要由质量分布均匀的质量环2、4个参数相同对称安装的弹簧片4、内环3组成，4个弹簧片的每一端与质量环2相连，另一端与内环3相连，内环3通过固定螺丝5与中轴1的上端相连，中轴1的下端与底板16相连。轮辐式质量弹簧装置31悬挂于外壳21内。在质量环2的两侧对称反向安装了参数相同的两个摆式差动电容换能器30，摆式差动电容换能器30由外动极板12、内动极板13和固定极板11组成，每个摆架7的一端分别通过摆座6与质量环2相连，每个摆架7另一端分别与两组反向安装的差动电容的外动极板12、内动极板13和动圈17相连，每个差动电容的固定极板11分别通过套管14与两个对称反向安装的轭铁10相连，两个轭铁10分别与反向安装的磁路座8相连，磁路座8固定在底板上16。动圈式阻尼器32是由两个参数相同对称反向安装的磁路系统、动圈17和阻尼调节电路28组成，每个磁路系统是由轭铁10、极靴18、磁钢19、定位套20和磁路后盖9组成，并按正反向安置在磁路座8上。两个圆柱形极靴18的外侧和轭铁10上部内侧之间分别形成一磁缝隙，两个对称反向安装的动圈17上端分别与外动极板12、内动极板13、摆架7相连，动圈的下部置于两个对称反向安装的磁路系统的磁缝隙中。动圈17的输出和阻尼调节电路28相连，提供满足地震转动加速度计所需要的阻尼比。电路板23是由两个参数相同的电容电压变换电路25、两个参数相同的调理电路26、一个合成电路27、两个参数相同的阻尼调节电路28组成。由两组外动极板12、内动极板13和固定极板11组成的两个差动电容器分别依次与两个参数相同的电容电压变换电路25、调理电路26相连，组成对称、参数相同反向安装的两个摆式电容换能加速度计。两个参数相同对称反向安装的动圈17的输出分别与两个阻尼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地震转动加速度计，包括外壳(21)、底板(16)，其特征在于：所述的外壳(21)内部设有轮辐式质量弹簧装置(31)、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器(30)、两组动圈式阻尼器(32)、电路板(23)，所述的轮辐式质量弹簧装置(31)包括中轴(1)、质量分布均匀的质量环(2)、内环(3)，位于两组摆式差动电容换能器(30)中间，通过中轴(1)下端与底板(16)相连，通过质量环(2)与两个摆座(6)连接，所述的质量环(2)与内环(3)通过2?8个参数相同、对称安装的弹簧片(4)连接，内环(3)固定安装在中轴(1)上端，所述的两组摆式差动电容换能器(30)分别包括外动极板(12)、内动极板(13)和固定极板(11)，外动极板(12)、内动极板(13)与摆架(7)一端连接，摆架(7)的另一端与摆座(6)相连，所述的两组动圈式阻尼器(32)分别包括动圈(17)、轭铁(10)、极靴(18)、磁钢(19)、定位套(20)和磁路后盖(9)，通过轭铁(10)下端按对称反向安装在磁路座(8)上，磁路座(8)固定在底板(16)上，轭铁(10)的前端通过套管(14)与摆式差动电容换能器(30)的固定极板(11)相连，所述的动圈(17)上端分别与外动极板(12)、内动极板(13)、摆架(7)相连，下部伸入到由圆柱形极靴(18)的外侧和轭铁(10)上部内侧形成的磁缝隙中，所述的电路板(23)包括两个电容电压变换电路(25)、两个调理电路(26)、合成电路(27)、两个阻尼调节电路(28)，每组摆式差动电容换能器(30)的外动极板(12)、内动极板(13)和固定极板(11)分别与一个电容电压变换电路(25)输入端连接，电容电压变换电路(25)的输出端接调理电路(26)的输入端，两个调理电路(26)的输出端连接合成电路(27)，合成电路(27)用于把平动分量消除，把转动分量合成后输出与地震转动加速度成正比的电压信号，每组动圈式阻尼器(32)中的动圈(17)对应一个阻尼调节电路(28)，并相互连接，提供加速度计所需要的阻尼比。...

【技术特征摘要】
1.一种地震转动加速度计，包括外壳(21)、底板(16)，其特征在于：所述的外壳(21)内部设有轮辐式质量弹簧装置(31)、两组对称反向安装的摆式差动电容换能器(30)、两组动圈式阻尼器(32)、电路板(23)，所述的轮辐式质量弹簧装置(31)包括中轴(1)、质量分布均匀的质量环(2)、内环(3)，位于两组摆式差动电容换能器(30)中间，通过中轴(1)下端与底板(16)相连，通过质量环(2)与两个摆座(6)连接，所述的质量环(2)与内环(3)通过2-8个参数相同、对称安装的弹簧片(4)连接，内环(3)固定安装在中轴(1)上端，所述的两组摆式差动电容换能器(30)分别包括外动极板(12)、内动极板(13)和固定极板(11)，外动极板(12)、内动极板(13)与摆架(7)一端连接，摆架(7)的另一端与摆座(6)相连，所述的两组动圈式阻尼器(32)分别包括动圈(17)、轭铁(10)、极靴(18)、磁钢(19)、定位套(20)和磁路后盖(9)，通过轭铁(10)下端按对称反向安装在磁路座(8)上，磁路座(8)固定在底板(16)上，轭铁(10)的前端通过套管(14)与摆式差动电容换能器(30)的固定极板(11)相连，所述的动圈(17)上端分别与外动极板(12)、内动极板(13)、摆架(7)相连，下部伸入到由圆柱形极靴(18)的外侧和轭铁(10)上部内侧形成的磁缝隙中，所述的电路板(23)包括两个电容电压变换电路(25)、两个调理电路(26)、合成电路(27)、两个阻尼调节电路(28)，每组摆式差动电容换能器(30)的外动极板(12)、内动极板(13)和固定极板(11)分别与一个电容电压变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学山，高峰，刘华泰，杨巧玉，杨立志，王南，董玲，匙庆磊，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，杨学山，高峰，
类型：发明
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