一款简易SS-Y伸缩仪检测盒研发及应用＊

赵希磊 柳 建)

1) 安徽省地震局，合肥 230031

2) 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站，安徽蒙城 233500

引言

SS-Y伸缩仪是一款广泛应用于山洞形变观测的主流地震仪器类型，部分仪器跨断层设置，观测数据具有很高的地震监测预报价值[1]。安徽区域内共有5套SS-Y伸缩仪在网运行，其中4套使用年限已超10年，仪器各部位严重老化、故障率高。然而，一线运维人员年轻人多，且仪器检修经验匮乏，多数省局、台站的仪器检修装备落后，仍然停留在10年前以万用表为主的状态[2]。由于仪器故障多，运维水平低，因而造成该仪器故障排除困难，仪器观测数据质量和连续率低，已经无法满足越来越高的地震监测预报工作要求[3-5]。

为解决当前SS-Y伸缩仪故障检修中存在的困难，提高仪器运维技术水平，本文研发了一款专用于该型仪器的检测盒。

1 检测盒工作原理

SS-Y伸缩仪核心观测系统按功能分为测量系统和标定系统。按硬件模块分为测量装置、前置放大盒（简称前置盒）、主机、EP-III数采及配套线路等（图1）[6]，其中前置盒与探头统称传感器。测量系统工作原理是：测量装置④内可伸缩铟瓦棒（一端固定在摆墩上，另一端固定在探头上）随大地形变其长度发生伸缩变化，反映为位置固定的铁芯在探头套筒中间位置变动，该变动被探头感知输出形成观测信号；探头输出信号经前置盒③滤波放大（±8 V以内的微变低压直流模拟信号，有效信号量程为±2 V），通过五芯屏蔽线传输至主机②（每条五芯屏蔽线只传输一个通道观测信号），主机②也通过五芯屏蔽线为前置盒③供电（±20/±9 V直流电，±9 V供电用于洞温传感器）；主机②汇集多通道传感器模拟信号后，传输至数采①，模数转换后形成数据文件输入数据库。本文研发的检测盒⑤可串联在五芯屏蔽线的前置盒③或主机端②使用，检测盒包含一块内置检测电路板、两个使用SS-Y伸缩仪同款航插的检测接口（一公一母）和一个万用表接口，原理如图1所示。图中，五芯屏蔽线共有5路信号串联通过检测电路板，板上配有K1/K2两个按键，K1用于进行正/负供电检测选择，并将选择结果输入K2；K2用于供电/信号检测选择，并将选择结果输入万用表。

图1 SS-Y伸缩仪构成示意图/检测盒原理图Fig.1 Working principle diagram of SS-Y geophysical observation instrument and schematic diagram of detection box

2 功能及应用

为检验SS-Y伸缩仪检测盒实用性，本文设计了一组测试实验，如图2所示。

图2a是本文研发的SS-Y伸缩仪检测盒及内置电路板，该测试实验硬件系统由SS-Y主机、前置盒、探头（含套筒和铁芯）、检测盒、万用表及连接线构成。在图2b中，铁芯插入伸缩仪探头套筒，连接前置盒，检测盒串接于主机与前置盒之间的五芯屏蔽线上近前置盒端，外接万用表实时显示检测值。实验系统连接完成后，启动电源，在按键K1和K2都弹起时，万用表实时显示信号电压值（−2.78 V）（图2b），拨动铁芯，可见实时数据在工作范围（±8 V）内正常变化，此功能可用于日常维护中调零操作；然后，按下按键K2，万用表实时显示正供电（20.1 V）（图2c）；再按下按键K1，万用表实时显示负供电（−20.3 V）（图2d），正负供电均达到20 V表示供电正常。另外，该检测盒也可串接在SS-Y伸缩仪洞温传感器信号通道上，信号电压值通常在150 mV（相当于15℃，安徽中部年平均温度）左右，供电电压约为±9 V。通过对线路上供电和信号检测，可大致判断仪器故障位置，若供电不稳，则向上游主机端寻找故障位置；若供电正常、信号异常，则向下游传感器端寻找故障位置。

图2 SS-Y伸缩仪检测盒测试实验Fig.2 Experiment of SS-Y detection box

3 结束语

SS-Y伸缩仪检测盒的研发应用，不仅结束了该仪器检修没有专业检修装备的历史，也促进了仪器检修技术的发展。