地震前兆交變電信息接收儀
專利匯可以提供地震前兆交變電信息接收儀專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 提供了一種短臨前兆交變電信息的監(jiān)測方案，以克服 現(xiàn)有技術(shù) 抗干擾 力 差、異常 信號 不易識別、適用范圍有限的缺點。其主要技術(shù)特征在于采用了接收和連續(xù)記錄超低頻交變電信息 頻率 和場強(qiáng)的方法并為此設(shè)計了一種超低頻電信息頻率和場強(qiáng)的接收儀，該接收儀具有靈敏度高、 信噪比 高、抗干擾力強(qiáng)、異常信號易識別的優(yōu)點。用本方案記錄到的頻率和場強(qiáng)圖譜，配以相應(yīng)的分析方法，能指示前兆異常的大致方向和對未來 震級 、 震中 距 及發(fā)震時間作出半定量的短臨預(yù)報。，下面是地震前兆交變電信息接收儀專利的具體信息內(nèi)容。
1、一種用于監(jiān)測地震短臨前兆異常的交變電信息接收儀，由前置級、有源組合帶通濾波器、比較整形器、頻率-電壓變換器、線性檢波器、二階有源低通濾波器、輸出衰減器、直流箝位器和穩(wěn)壓電源等單元電路組成；直流箝位器向記錄器提供設(shè)定的直流電壓信號；交變電信號經(jīng)過前置級放大進(jìn)入有源組合帶通濾波器后，一路經(jīng)比較整形器→頻率電壓變換器→衰減器輸入長圖記錄器，獲得頻率-時間曲線，一路經(jīng)線性檢波器→二階有源低通濾波器→衰減器輸入長圖記錄器，獲得場強(qiáng)-時間曲線，其特征在于：
1)采用接收和記錄未來震源區(qū)產(chǎn)生的超低頻電磁波頻率F和場強(qiáng)E的方法來監(jiān)測地震短臨前兆異常，監(jiān)測頻率的范圍選定在0.01～30Hz，
2)有源組合帶通濾波器由低通-高通-低通-高通-高通串聯(lián)組成，每級低通都采用結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同的二階有源低通濾波器電路；每級高通采用結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同的二階有源高通濾波器電路，本組合帶通濾波器的通帶在0.01～30Hz范圍取選，其最佳帶寬為0.25～10Hz，
3)比較整形器(Ag)無過零干擾，其同相端用二只快恢復(fù)硅開關(guān)二級管反向并聯(lián)后接地，其閾值為硅二級管的導(dǎo)通壓降0.7V，
4)頻率-電壓轉(zhuǎn)換器的時間常數(shù)在30～100秒范圍選擇，其最佳時間常數(shù)選在R10·C6=50秒，
5)檢波后的二階有源低通濾波器其通帶上限選在0.01Hz，時間常數(shù)選在200秒，
6)直流箝位器的電源直接由本機(jī)正電源供給，并用二只正向串聯(lián)的二極管穩(wěn)壓。
本發(fā)明涉及一種用于預(yù)報地震，監(jiān)測短臨前兆交變電信息的超低頻接收儀。
地震界發(fā)現(xiàn)，孕震過程中，未來震源區(qū)會產(chǎn)生電磁異常輻射。這種電磁異常會沿巖石土體傳播，為獲取這種電信息。較為流行的是用微安表觀測或直接將地電電極接在電位差計上記錄。以獲取全地電信息。從中分離出于預(yù)報有用的地電異常信息。但由于受地形、電極埋設(shè)環(huán)境和氣候等影響，這種有用信息往往被各種干擾信號掩蓋或混淆，極難分辨，因而這兩種方式都曾遭到非議，認(rèn)為根本不能用于地震預(yù)報。
世界地震譯叢1988年2期“低頻段淺源地震電磁輻射的觀測”一文中報道了另一種地震預(yù)報方法和裝置。以無線電接收機(jī)作為傳感器、在低頻段進(jìn)行連續(xù)觀測，并以163KHz作為監(jiān)測頻率。用這種方式曾觀測到內(nèi)陸或淺海區(qū)淺源地震前后的異常低頻噪聲。但對沿巖石土體傳播的電磁波無能為力。
發(fā)明人經(jīng)十多年觀測研究發(fā)現(xiàn)，臨震前地電會出現(xiàn)一些頻率甚低的交變電信號（景天線，1984年樂山地區(qū)學(xué)術(shù)會議交流文件）。世界地震譯叢在1987年2期37頁也說到：短臨階段可以產(chǎn)生強(qiáng)度可觀的交變電信息。其中高頻部分很快衰減掉，超低頻部分則可傳播很遠(yuǎn)，但很微弱。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)抗干擾力差、異常信號不易識別、適用范圍有限的缺點，提供一種地震前兆交變電信息接收儀，用連續(xù)記錄超低頻交變電信息頻率和場強(qiáng)圖譜的方法來監(jiān)測短臨前兆異常。
本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來完成。它用低噪聲、低溫漂前置級將電極探頭檢拾來的各種地電信號放大，再經(jīng)通帶根窄的有源組合帶通濾波器除去干擾成分并進(jìn)一步放大后，一路送入比較整形器規(guī)范化為方波，再通過頻率-電壓變換器將此方波頻率線性轉(zhuǎn)換為電壓，輸入雙筆長圖記錄器，以獲得連續(xù)的電壓曲線;另一路經(jīng)線性檢波并濾除紋波后亦送入記錄器，獲得交變信息輻度的圖譜。如此，短臨前兆信息中極其重要的兩個指標(biāo)：交變信息的頻率和場強(qiáng)（也即交變信息輻度）就能有效地捕獲獲并易于識別。本方案的特征在于它能放大和篩選電極探頭檢拾的各種交變電信息，最后輸出兩個單一的、易于識別和分析的物理量：超低頻電磁波頻率和場強(qiáng)。為此，決定本接收儀監(jiān)測頻率范圍的有源組合帶通濾波器通帶選在0.01～30Hz范圍內(nèi);它的比較整形器具有無過零干擾、閾值適中且穩(wěn)定的特點，能大大改善本儀器超低頻狀態(tài)下工作的信噪比;它的F/V變換器時間常數(shù)在30～100秒范圍內(nèi)選擇，以排除那些無記錄價值的單脈沖或持續(xù)時間短的干擾脈沖;為了排除單脈沖對場強(qiáng)分量圖譜的嚴(yán)重干擾和濾除檢波后的紋波，在檢波器后加 了一級二階有源低通濾波器。本方案中直流箝位器向記錄器提供的設(shè)定直流電壓信號，其電源由本機(jī)正電源供給。無需另設(shè)化學(xué)直流電源。同時它被兩只正向串聯(lián)的二極管穩(wěn)壓，確保了設(shè)定直流電壓的穩(wěn)定，避免了因化學(xué)電源衰耗引起記錄筆工作基線不穩(wěn)。
圖1為本信息接收儀電原理圖。
圖2為前置放大器。
圖3A為二階有源低通濾波器電原理。
圖3B為二階有源高通濾波器電原理。
圖3C為組合帶通濾波器特性。
圖4A為比較整形器。
圖4B為比較整形器工作原理圖。
圖4C（1）為零交比較器整形基線（2）為新型比較器基線。
圖5A為頻率-電壓（F/V）轉(zhuǎn)換器。
圖5B為F/V轉(zhuǎn)換器實測曲線。
圖6為線性檢波器。
圖7為直流箝位器。
圖1也是本發(fā)明的最佳實施例。下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。其中運放集成塊A1-A12均采用LM324。各元件參數(shù)值在圖中標(biāo)明，不再贅述。
1.前置級（見圖2）。A1接成電位跟隨器，A2接成反相器，兩者搭接成反相電壓放大器，本級放大倍數(shù)選取在20～50倍。
2.組合帶通濾波器。它由低通-高通-低通-高通-高通串聯(lián)成，其中的低通都采用二階有源低通濾波器，它們的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全相同，具體電路見圖3A;高通都采用二階有源高通濾波器，結(jié)構(gòu)和參數(shù)也完全相同，具體電路見圖3B。本例中組合帶通濾波器的通帶寬設(shè)計為0.25～10Hz，增益設(shè)計在10000倍，其濾波特性見圖3C。
3.比較整形器（見圖4A）。該電路的特點是輸入信號V;通過R8加在A8的反向端，同相端用二只快恢復(fù)硅開關(guān)二極管（D1、D2）反相并聯(lián)后接地，參考電壓由正反饋電阻R9產(chǎn)生。VR的符號隨V。的符號改變而改變。圖4B示出了比較整形器的工作原理。當(dāng)Vi＞｜VR｜時，A8才會翻轉(zhuǎn)，否則A8輸出狀態(tài)不變。VR即本電路的閾值，它等于硅二極管導(dǎo)通壓降0.7V，是個定值，它使前一級電路噪聲（其輻值＜＜｜VR｜）不被整形，大大改善了儀器的信噪比。圖4C示出了零交比較器與本新型比較器的基線頻譜對比。
4.頻率-電壓（F/V）轉(zhuǎn)換器，見圖5A。它將脈沖頻率變換為連續(xù)電壓，使前兆異常的頻譜特征將較易識別。其中電路參數(shù)特別是R10C6值的選擇很重要。過小，一些單次干擾脈沖會被記錄，過大會使前兆異常信號的圖譜達(dá)不到應(yīng)有的高度，以致不易判別。本例中選取R10C6＝50秒，即R10＝1MΩ，C6＝50μf。
5.線性檢波器，見圖6。本級用以將前級送來的交變信息檢波，獲取信息中的場強(qiáng)分量E（也即交變信息的輻度），再輸往記錄器便可得到交變信息輻度圖譜。
6.二階有源低通濾波器。電路結(jié)構(gòu)同圖3A。本例中其通帶上限定在0.01Hz，時間常數(shù)取在200秒。如此既可避免單次脈沖干擾信號進(jìn)入，造成圖譜零亂，又不致儀器靈敏度降低。
7.輸出衰減器。為配合量程不同的長圖記錄器而設(shè)置，本例中使用了一個1×10位波段開關(guān)，適用于5～100mV量程的各種電子電位差計（記錄器）。
8.直流箝位電路，見圖7。采用雙筆記錄時，為避免兩路記錄筆“打架”，設(shè)置本電路以向記錄器提供設(shè)定直流電壓（或稱記錄器工作基線）。與已有的直流箝位電路相別的特征在于，它的電源是本機(jī)正電源供給，且由二只二極管正向串聯(lián)穩(wěn)壓。在本例中，二極管選用2CK，兩管串聯(lián)后的導(dǎo)通壓降為1.4伏。
9.電源，本機(jī)電源采用±15V。本例以220伏交流市電經(jīng)整流穩(wěn)壓后作電源。
本發(fā)明與已有地震短臨前兆電信息接收裝置比有以下突出優(yōu)點。1）它用接收和連續(xù)記錄超低頻交變電信息頻率和場強(qiáng)圖譜的方法來臨測短臨前兆信息。2）它提供的地震前兆交變電信息接收儀信噪比高、抗干擾力強(qiáng)，能接收和分別連續(xù)記錄超低頻前兆信息頻率F和場強(qiáng)E的圖譜，異常信號容易識別。3）將記錄到的頻率和場強(qiáng)圖譜，配以相應(yīng)的分析方法（將另案申請發(fā)明專利），能指示前兆異常的大致方向和對未來震級、震中距及發(fā)震時間進(jìn)行半定量短臨預(yù)報。
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