Наклономер - Tiltmeter

Эта статья о динамическом измерении наклона. Для статических измерений см. Инклинометр.
Наклономер на Мауна-Лоа, используется для прогнозирования извержений путем измерения очень небольших изменений профиля горы.

А наклономер чувствительный инклинометр предназначен для измерения очень небольших отклонений от вертикального уровня на земле или в конструкциях.[1] Наклономеры широко используются для мониторинга вулканы, реакция плотин на заполнение, небольшие движения потенциальных оползни, ориентация и объем трещины гидроразрыва, а также реакция конструкций на различные воздействия, такие как нагрузки и осадки фундамента. Наклономеры могут быть чисто механическими или содержать вибропроволочные или электролитические датчики для электронных измерений. Чувствительный прибор может обнаруживать изменения всего за один угловая секунда.

Наклономеры имеют долгую историю, в некоторой степени совпадающую с историей сейсмометр. Самым первым наклономером был длинномерный стационарный маятник. Они использовались в самых первых крупных бетонных плотинах и используются до сих пор, дополненные новыми технологиями, такими как лазер отражатели. Хотя они использовались для других целей, таких как мониторинг вулканов, у них есть явные недостатки, такие как их большая длина и чувствительность к воздушным потокам. Даже в плотинах их постепенно заменяют современные электронные наклономеры.

Затем для мониторинга движения вулканов и земли использовался водотрубный наклономер с длинной базой.[2] В 1919 году известный физик, Альберт А. Михельсон, отметили, что наиболее благоприятным решением для получения высокой чувствительности и устойчивости к температурным возмущениям является использование эквипотенциальной поверхности, определяемой водой в заглубленной водопроводной трубе, наполовину заполненной водой.[3] Это было простое устройство из двух горшков с водой, соединенных длинной трубкой, наполненной водой. Любое изменение наклона будет регистрироваться разницей в отметке заполнения одного банка по сравнению с другим. Хотя они широко используются во всем мире для исследований в области наук о Земле, они оказались довольно сложными в эксплуатации. Например, из-за их высокой чувствительности к перепадам температур их всегда нужно читать посреди ночи.

В современном электронном наклономере, который постепенно заменяет все другие виды наклономеров, используется простой пузырьковый уровень принцип, используемый на обычном уровне плотника.[4] Как показано на рисунке, расположение электродов определяет точное положение пузырька в растворе электролита с высокой степенью точности. Любые небольшие изменения уровня регистрируются с помощью стандартного регистратора данных. Такая конструкция практически нечувствительна к температуре и может быть полностью компенсирована с помощью встроенной термоэлектроники.[5]

Более новая технология использует Микроэлектромеханические системы Датчик (MEMS) позволяет удобно выполнять задачи измерения угла наклона как в одноосном, так и в двухосевом режиме. Сверхточный 2-осевой цифровой инклинометр / накломер с приводом от МЭМС доступен для быстрых измерений углов, а для профилирования поверхности требуется очень высокое разрешение и точность в одну угловую секунду. 2-осевые инклинометры / наклономеры с МЭМС-управлением могут иметь цифровую компенсацию и точную калибровку на нелинейность и изменение рабочей температуры, что приводит к более высокой угловой точности и стабильности в более широком диапазоне угловых измерений и более широком диапазоне рабочих температур. Кроме того, цифровое отображение показаний может эффективно предотвратить ошибку параллакса при просмотре этих традиционных «пузырьковых» пузырьков, расположенных на расстоянии.

Наиболее заметное применение наклономеров - это прогнозирование извержений вулканов.[6] Как показано на этом рисунке USGS, главный вулкан в Гавайи (Килауэа ) имел привычку заполнять основной зал магмой, а затем выпускать ее в боковой канал. На графике показано это повторяющееся действие с моделью набухания основной камеры (зарегистрированной наклономером), опорожнения этой камеры, а затем извержения прилегающего вентиляционного отверстия. Каждое число на пике наклона на графике - зарегистрированное извержение.

Галерея

  • Принцип современного электронного наклономера

  • График, показывающий цикл инфляции Вулкан Килауэа

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Джон Данниклифф Геотехнические приборы для мониторинга полевых работ Wiley-IEEE, 1993 г. ISBN  0-471-00546-0, стр. 216–219
  2. ^ «Как мы отслеживаем вулканы». Volcanoes.usgs.gov. 2008-08-13. Получено 2014-05-30.
  3. ^ "Что такое наклономер?". www.wisegeek.com. 2014-05-30. Получено 2014-05-30.
  4. ^ [1] В архиве 25 августа 2006 г. Wayback Machine
  5. ^ [2]
  6. ^ «Как мы отслеживаем вулканы». Volcanoes.usgs.gov. 2008-08-13. Получено 2014-02-05.