高精度零長(zhǎng)彈簧溫漂及長(zhǎng)期蠕變的檢測(cè)儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及地學(xué)儀器核心部件的性能檢測(cè)技術(shù)，尤其涉及一種高精度零長(zhǎng)彈簧溫漂及長(zhǎng)期蠕變的檢測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在地球物理勘探領(lǐng)域內(nèi)，重力測(cè)量也是一種重要方法；重力測(cè)量資料還可用于研究地球形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、地極移動(dòng)和地球自轉(zhuǎn)速度的不均勻性等；此外，衛(wèi)星和導(dǎo)彈軌道的精確計(jì)算，也需要空中重力場(chǎng)的精確數(shù)據(jù)。
[0003]零長(zhǎng)彈簧是高精度相對(duì)重力儀中的核心部件，其性能直接影響相對(duì)重力儀的精度及性能；高精度相對(duì)重力儀是研究固體潮和地震前兆的一種重要手段。
[0004]零長(zhǎng)彈簧技術(shù)提高了重力儀抗水平擾動(dòng)能力以及機(jī)械探頭的靈敏度，同時(shí)減小了探頭的結(jié)構(gòu)尺寸，是重力儀能夠快速、經(jīng)濟(jì)地獲取高精度、大面積、高分辨率地球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)和前提，其零漂較小、能達(dá)到的精度更高。
[0005]現(xiàn)在的相對(duì)重力儀大部分使用靜力法的零長(zhǎng)彈簧擺式重力儀來(lái)測(cè)量重力的變化量，中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所研制的CHZ型?？罩亓x及中國(guó)地震局地震研究所研制的DZW型相對(duì)重力儀均采用此種方式。其原理是利用擺在不同重力場(chǎng)的作用下零長(zhǎng)彈簧會(huì)伸縮產(chǎn)生的用來(lái)平衡重力的變化量，依靠這個(gè)彈簧的伸縮量來(lái)確定重力的變化量。相對(duì)重力儀的測(cè)量精度很高。用于流動(dòng)測(cè)量的流動(dòng)相對(duì)重力儀精度可達(dá)十幾甚至幾微伽(1微伽=10 6伽，1伽=lcm/s 2)，而用于固定臺(tái)站觀測(cè)的靜止相對(duì)重力儀精度更可達(dá)1微伽。但零長(zhǎng)彈簧擺式相對(duì)重力儀普遍有著諸如長(zhǎng)期零漂、溫漂等問(wèn)題。受零長(zhǎng)彈簧自身形變的影響，所有彈簧擺式相對(duì)重力儀觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)都會(huì)有零漂，這會(huì)極大地影響數(shù)據(jù)的可靠性。
[0006]零長(zhǎng)彈簧的性能及參數(shù)的優(yōu)劣直接影響到相關(guān)重力儀的性能。但由于零長(zhǎng)彈簧的應(yīng)用范圍很窄，基本只有部分相對(duì)重力儀及隔震平臺(tái)中才會(huì)使用，國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有投入大批量生產(chǎn)。特別是國(guó)內(nèi)，僅中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所和中國(guó)地震局地震研究所及其他很少研究所制作過(guò)零長(zhǎng)彈簧，并且制作的零長(zhǎng)彈簧均用于自行研制的相對(duì)重力儀，沒(méi)有對(duì)外銷售，導(dǎo)致對(duì)制造出的零長(zhǎng)彈簧缺乏有效的檢測(cè)手段。再加上零長(zhǎng)彈簧有著長(zhǎng)期蠕變非常小、蠕變會(huì)隨時(shí)間的增加而減少、對(duì)溫度等環(huán)境有著非常高的要求等特性，使得零長(zhǎng)彈簧的檢測(cè)有著非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)檢測(cè)零長(zhǎng)彈簧性能的空白，提供一種高精度零長(zhǎng)彈簧溫漂及長(zhǎng)期蠕變的檢測(cè)儀。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
采用類似相對(duì)重力儀的彈簧垂直懸掛結(jié)構(gòu)，針對(duì)零長(zhǎng)彈簧兩個(gè)重要的特性一一溫漂及長(zhǎng)期蠕變性進(jìn)行檢測(cè)，使零長(zhǎng)彈簧的篩選更有針對(duì)性，使相關(guān)相應(yīng)重力儀的性能更加優(yōu)異。
[0009]具體地說(shuō)，本檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)是: 包括被測(cè)對(duì)象一一零長(zhǎng)彈簧；
設(shè)置有基座，第1、2、3支撐螺桿，第1、2、3墊塊，外殼，恒溫筒，彈簧屏蔽筒、支撐筒，上、下接絲座，上、下彈簧吊絲，上、下電容定片，電容動(dòng)片，第1、2定片固定柱，調(diào)零機(jī)構(gòu)和電子系統(tǒng)；
其位置和連接關(guān)系是:
呈三角形排列的第1螺桿、第2螺桿和第3螺桿分別穿過(guò)基座的螺孔置于對(duì)應(yīng)的呈三角形排列的第1墊塊、第2墊塊和第3墊塊上，組成一工作平臺(tái)；
以工作平臺(tái)的中心為軸，從外向內(nèi)依次設(shè)置有外殼，恒溫筒和上下連接的彈簧屏蔽筒、支撐筒；
調(diào)零機(jī)構(gòu)由手動(dòng)齒輪、螺旋筒和升降絲桿組成，手動(dòng)齒輪和螺旋筒上下連接，
在螺旋筒內(nèi)設(shè)置有升降絲桿；
在彈簧屏蔽筒的頂部中心孔設(shè)置有螺旋筒，在彈簧屏蔽筒內(nèi)，從上到下，升降絲桿、上接絲座、上彈簧吊絲、零長(zhǎng)彈簧、下彈簧吊絲、下接絲座和電容動(dòng)片依次連接；
在電容動(dòng)片的上下空間，第1、2定片固定柱分別設(shè)置在支撐筒的內(nèi)壁上，上、下電容定片分別和第1、2定片固定柱連接；
電子系統(tǒng)分別與電容動(dòng)片，上、下電容定片，和恒溫筒連接。
[0010]本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)與積極效果:
①測(cè)量精度高，可實(shí)現(xiàn)零長(zhǎng)彈簧微小蠕變的觀測(cè)；
②測(cè)量分辨率可調(diào)，可隨著零長(zhǎng)彈簧蠕變的減小而增大分辨率；
③系統(tǒng)穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)對(duì)零長(zhǎng)彈簧的長(zhǎng)期觀測(cè)；
④溫度可調(diào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零長(zhǎng)彈簧溫度漂移的觀測(cè)；
⑤溫度穩(wěn)定，在不需要觀測(cè)溫漂時(shí)排除溫度影響；
適用于對(duì)零長(zhǎng)彈簧的溫漂及長(zhǎng)期蠕變進(jìn)行檢測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]
圖1是本檢測(cè)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是電子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方框圖。
[0012]圖中:
00—零長(zhǎng)彈簧；
10—基座；
21—第1支撐螺桿，22—第2支撐螺桿，23—第3支撐螺桿；
31—第1墊塊，32—第2墊塊，33—第3墊塊；
40—外殼；
50—保溫筒；
61—彈簧屏蔽筒，62—支撐筒；
71—上接絲座，72—下接絲座；
81—上吊絲，82—下吊絲；
91 一上定片，92—下定片； 100—電容動(dòng)片；
111一第1定片固定柱，112—第2定片固定柱；
120—調(diào)零機(jī)構(gòu)，121—手動(dòng)齒輪，122—螺旋筒，123—升降絲桿；
130—電子系統(tǒng)，
131—振蕩單元，132—前置放大單元，133—主放大單元，
134一鎖相放大單元，135—低通濾波單元，136—溫度傳感單元，
137—溫度控制單兀，138—彳目號(hào)米集單兀。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明:
一、本測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)
1、總體
如圖1，本檢測(cè)儀包括被測(cè)對(duì)象一一零長(zhǎng)彈簧00 ;
設(shè)置有基座10，第1、2、3支撐螺桿21、22、23，第1、2、3墊塊31、32、33，外殼40，恒溫筒50，彈簧屏蔽筒61、支撐筒62，上、下接絲座71、72，上、下彈簧吊絲81、82，上、下電容定片91、92，電容動(dòng)片100，第1、2定片固定柱111、112，調(diào)零機(jī)構(gòu)120和電子系統(tǒng)130 ；
其位置和連接關(guān)系是:
呈三角形排列的第1螺桿21、第2螺桿22和第3螺桿23分別穿過(guò)基座10的螺孔置于對(duì)應(yīng)的呈三角形排列的第1墊塊31、第2墊塊32和第3墊塊33上，組成一工作平臺(tái)；
以工作平臺(tái)的中心為軸，從外向內(nèi)依次設(shè)置有外殼40，恒溫筒50和上下連接的彈簧屏蔽筒61、支撐筒62 ;
調(diào)零機(jī)構(gòu)120由手動(dòng)齒輪121、螺旋筒122和升降絲桿123組成，手動(dòng)齒輪 121和螺旋筒122上下連接，在螺旋筒122內(nèi)設(shè)置有升降絲桿123 ;
在彈簧屏蔽筒61的頂部中心孔設(shè)置有螺旋筒122，在彈簧屏蔽筒61內(nèi)，從上到下，升降絲桿123、上接絲座71、上彈簧吊絲81、零長(zhǎng)彈簧00、下彈簧吊絲82、下接絲座72和電容動(dòng)片100依次連接；
在電容動(dòng)片100的上下空間，第1、2定片固定柱111、112分別設(shè)置在支撐筒62的內(nèi)壁上，上、下電容定片91、92分別和第1、2定片固定柱111、112連接；
電子系統(tǒng)130分別與電容動(dòng)片100，上、下電容定片91、92，和恒溫筒50連接。
[0014]2、功能部件 0)零長(zhǎng)彈簧00
如圖1，零長(zhǎng)彈簧00是被測(cè)對(duì)象；
懸掛在上吊絲81和下吊絲82之間。
[0015]1)基座 10
如圖1，基座10是一種三角形金屬塊，其三個(gè)內(nèi)角處分別設(shè)置有和支撐螺桿20適配的螺紋孔；
其功能是與第1、2、3支撐螺桿21、22、23和第1、2、3墊塊31、32、33組成工作平臺(tái)。
[0016]2)第 1、2、3 支撐螺桿 21、22、23
如圖1，第1、2、3支撐螺桿21、22、23的外螺紋和基座10的螺紋孔適配。
[0017]3)第 1、2、3 墊塊 31、32、33
第1、2、3墊塊31、32、33均為一種中間有凹槽的圓柱形金屬塊，供支撐螺桿20放置。
[0018]4)外殼 40
如圖1，外殼40為筒狀金屬罩；
固定在基座10上；
其功能是排除氣流對(duì)零長(zhǎng)彈簧00的干擾。
[0019]5) f旦溫筒 50
如圖1，恒溫筒50為金屬筒；
固定在基座10上，其表面繞有加熱絲，加熱絲由溫度控制單元137供電；
其功能是給零長(zhǎng)彈簧00提供一恒溫環(huán)境。
[0020]6)彈簧屏蔽筒61、支撐筒62
如圖1，彈簧屏蔽筒61和支撐筒62為內(nèi)經(jīng)相同的金屬筒；
彈簧屏蔽筒61和支撐筒62上下連接；
彈簧屏蔽筒61其功能是對(duì)零長(zhǎng)彈簧00予以屏蔽，支撐筒62是支撐第1、2定片固定柱111、112。
[0021]7)上、下接絲座71、72
如圖1，上接絲座71和下接絲座72均為同一結(jié)構(gòu)的金屬接頭；
上接絲座71的頂端和調(diào)零機(jī)構(gòu)120的升降絲桿123相連，上接絲座71的底端和上吊絲81相連；
下接絲座72的底端固定在動(dòng)片100上，下接絲座72的頂端和下吊絲82相連；
其功能是起連接作用。
[0022]8)上、下吊絲 81、82
如圖1，上吊絲81和下吊絲82均為同一結(jié)構(gòu)的金屬絲；
上吊絲81的上端固定在上接絲座71上，上吊絲81的下端和零長(zhǎng)彈簧00的上端連接； 下吊絲82的上端和零長(zhǎng)彈簧00的下端連接，下吊絲82的下端固定在下接絲座72上。
[0023]其功能是起連接作用。
[0024]9)上、下定片 91、92
如圖1，上定片91和下定片92均為同一結(jié)構(gòu)的金屬圓片，其中心有孔；
上定片91和下定片92分別以中間相隔一段距離的狀態(tài)分別固定在第1定片固定柱111和第2定片固定柱112上；
其功能是接收振蕩單元131的振蕩信號(hào)并為電容動(dòng)片100提供感應(yīng)信號(hào)。
[0025]10)電容動(dòng)片100
如圖1，電容動(dòng)片100是一種金屬圓片；