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地震测量技术专利管窥

        在各类自然灾害中,地震以其巨大的危害性被列在首位。如果能预测地震的发生,就可以最大程度地减少损失。从预测地震的技术角度来说,预测指的是在地震发生前做到预知地震发生的准确时间、地点以及大概震级,烈度与震源,地震学家需要“准确测量”。世界各国都非常重视地震预测技术的研究。

   我国从2000年前开始使用技术手段测量地震(地动),即东汉时代张衡发明的地动仪,它的原理是地震之后根据产生的现象来判断地震的方位。在信息传递不发达的古代,这个技术可以及时地让官府知道哪个地方发生了地震。测量地震的技术发展至今包含异常分析项目在内的观测的手段可达近百项,但仍然不能够在地震的前夕做出准确的预报。虽然可以举出世界上少许准确预报地震的例子,如海城1975年7.3级地震的预报。但是这些例子的前提是那几次地震无论在长期的气候、地质变化,以及短期的声波、电磁波、环境数据等不同角度都呈现出了明显的地震前的迹象。然而绝大多数地震没有明显迹象,包括这次汶川县大地震。

   由于地震孕育和发生过程的复杂性,决定了地震前兆具有丰富、多样和综合的特点。大致可以将地震前兆现象分为十大类,即地震学、地壳形变、重力、地磁、地电、水文地球化学、地下流体(水、汽、气、油)动态、应力应变以及宏观前兆现象。目前应用于地震监测的主要手段及方法有以下几种:测震、地壳形变观测、地磁测量、地电观测、重力观测、地应力观测、地下水物理和化学的动态观测。

   各地震研究单位运用各种方法来研究监测地震前兆。常用的仪器如:地应力仪、地磁偏角测量仪和地温、水温、水位数字化观测仪等。把得到的地应力、水氡、磁偏角均值变化曲线图,以及水温、水位变化图汇总,来分析是否有发生地震的可能。

   我国一直非常重视采用新技术手段预测地震。连续5个“五年计划”都在有计划的推进中国数字地震观测网络建设。根据规划,中国将提高地震趋势预测和短临预报水平,力争对6.0级以上、特别是7.0级以上的地震实现有一定减灾实效的短临预报,并建立实用化的地震预测系统。

   国外的研究也很多。如:可以代表当今地震监测技术发展水平的地震多发国日本用5年的时间来建设高精度地震预报体系。从1964年7月至今,日本已经实施了7个“地震预报五年计划”。第6、第7个五年计划仍沿袭长期预报、短期预报的方式,开展“地震发生的可能性评价”课题。

   从现在公开的相关专利文献看,地震预测的各方面技术都有涉及,地震预测专利主要分布在以下几个方面:

   与地震数据相关的发明。例如,200720149225.9号文献涉及一种次声自动采集及数据传输系统,主要用于地震尤其是临震的预测。包括有次声传感器、A/D转换器、CPU处理器、数据存储器、程序存储器和网络控制芯片。次声传感器的输出端与A/D转换器的模拟输入端相连接,A/D转换器、数据存储器、程序存储器及网络控制芯片与CPU处理器相连。CPU处理器对A/D转换器采集的数据进行读取,并存储至数据存储器中,对数据处理后经过网络控制芯片传输至FTP服务器。本系统可以自动将信号生成数据文件,数据通过网络进行传输;该系统可单独工作,也可与计算机相连。

   例如,200680005592.X号文献涉及到一种地震预测的氡监测系统。这个发明涉及监测氡排放的系统,以预测地震。在具体实施方式中,可以运用涉及氡监测系统的发明。设计的系统能够进行远程监测氡气的释放,可以在地震预测中使用这些数据。

   与地震信号处理的方法和装置相关的发明。例如,200310123610.2号文献涉及一种地震三要素监测报警系统,是基于地球是固体潮汐压电整体理论及地壳断裂力学基本理论建立的系统。其预测信号的采集目标之一是树,目标之二是固定建筑物,在树上安装乏极化探头,测定树电位变化信号,在树上安装对电极,测定树的对电极电流变化信号,在固定建筑物上安装电极,测定断层承力面失稳滑移的信号。上述三种信号的前两个信号是临震的必要条件,第一种信号主要是反映临震的判据,第二种信号主要是反映发震的时间及震级的判据,第三种信号是临震的充分条件,主要是反映发震方位的判据,综合分析上述三种信号可以得出震中距离、地震强度、发震时间分布、震前6~72小时的数据。
与地震预测仪相关的发明。例如,200710053069.0号文献涉及中国地震局地震研究所发明的一种超短基线伸缩仪。其结构是基线杆的一端连接位移传感器,位移传感器再通过调零装置和第1基岩连接;基线杆的另一端连接标定器后再通过固定端和第2基岩连接;位移传感器和标定器分别与测量与控制系统连接;所述的位移传感器为一种全密封结构的差动电容传感器。本发明基线不大于100cm,分辨力优于1×10-10,无机械传动,标定可靠;可以垂直安装;体积小可以便携,适应地震前兆的流动和应急监测。

   例如,00121363.6号文献涉及一种接收震前低频高值电磁辐射的方法和设备,属于地震探测领域。其方法是:安装信息天线,信息天线由两根相互平行的导线构成、接收频段在5~1200赫兹范围内、电场强度在100伏/米以上的低频高值电磁辐射信息;将接收到的信息通过滤波、模数转换后进行数据记录与处理;输出记录结果并分析结果。本发明排除了干扰源信息,可进行地震的短临预报及预测平安。

   例如,200610129264.2号文献涉及一种多功能地震探测与预报装置。通过采用在岩石层中设立网络式的多功能探测井及声纳管的方法,探测岩石层在发生破裂时所产生的音频信号和地震信号。通过采用激光探测多功能探测井发生的垂直变形的方法,经过函数计算,来测算岩石层的水平应力变化。结合卫星对地面变化和地磁变化的观测,来对地震以及地震前后自然环境所表现出的现象进行系统的观测与分析,从而对地壳岩石层的变化以及将会发生的地震做出一个比较准确与系统的预测。
例如,200620080046.X号文献涉及一种多功能地震仪。这种多功能地震仪包括固定在支架上的灯光装置、报警装置、容器瓶、容器池、激光盘和天平开关、激光灯、活动连接支架,以及装有液体的容器瓶,内设置有穿过其瓶底且上口高于液体面的漏斗,天平开关的一端挂接有水斗,漏斗的下口位于水斗的正上方,天平开关通过导线连接灯光装置和报警装置,控制灯光装置照明,并同时控制报警装置报警。激光盘和激光灯分别设置在容器池侧上方的相对方位,通过调整激光灯发射角度,使其射出的激光通过装在容器池里的有色液体反射到激光盘的中心点。该地震仪集震前预测、震后照明、报警为一体。

   例如,200610072167.4号文献涉及一种多分量钻孔应变地震仪,属地壳活动监测仪器类,是为解决目前惯性摆地震仪和应变地震仪不能监测地壳高频微震波活动而设计的。其特征在于应变测量探头外壳内装有多方位的径向位移电容测微传感器,该传感器由支撑环,以及在该环内的固定测长杆和机械微调长度杆组成。两长度杆相对应的端面上装有传感电容极片,机械微调长度杆中还插装有逆压电伸缩晶片,它的引线和传感电容极片引线联接振荡频率在200KHz以上的变压器交流电容电桥电路盒的相应端子。本发明主要应用于地震监测与预测,也可用于地学研究。

   例如,200510024084.3号文献涉及一种地震前兆微观综合测量仪。它公开了一种地震前兆微观综合测量仪,该测量仪包括地应力测量仪、地电测量仪、磁场测量仪、地温测量仪、地下水升降报警仪、重力测量仪、地声测量仪、地壳形变测量仪和水氢异常测量仪构成。是一种可以自动报警的测量仪。

   例如,200610042816.6号文献涉及一种地震前兆监测仪。发明涉及一种可根据天然电磁波场源测报地震信息的地震前兆监测仪,由传感器、前置放大器、低通滤波器、50Hz有源滤波器、选频放大检波器和A/D转换数据采集存储传输器等组成,其中传感器是由多个平板式电容传感器组成。实际工作中,通过多个彼此相隔一定距离的监测仪器分别接收来自震源区经地下不同电性界面反射回地表的地震震前电磁波,将这种电磁波转化为电压信号,再对不同方向的电压值进行矢量合成,就可计算出未来发震地点位于各台站的哪个方位,通过多台交汇可以得出未来发生地震的地面位置、发震时间和震级大小。(知识产权报 叶东蕾    2008-06-05)

 
 
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