Измеритель наклона

Наклономер предназначенный — это чувствительный инклинометр, для измерения очень небольших отклонений от вертикального уровня как на земле, так и в конструкциях. ^[1] Наклономеры широко используются для мониторинга вулканов , реакции плотин на заполнение, небольших движений потенциальных оползней , ориентации и объема гидроразрывов , а также реакции конструкций на различные воздействия, такие как нагрузка и осадка фундамента. Измерители наклона могут быть чисто механическими или включать в себя вибрирующие или электролитические датчики для электронных измерений. Чувствительный прибор может обнаружить изменения всего в одну угловую секунду .

Наклонметры имеют долгую историю, в чем-то параллельную истории сейсмометров . большой длины Самый первый наклономер представлял собой стационарный маятник . Они использовались в самых первых крупных бетонных плотинах и используются до сих пор, дополненные новыми технологиями, такими как лазерные отражатели. Хотя они использовались и для других целей, например, для мониторинга вулканов, у них есть явные недостатки, такие как огромная длина и чувствительность к воздушным потокам. Даже на плотинах их постепенно заменяют современные электронные наклономеры.

Для мониторинга движения вулканов и Земли затем использовался водотрубный наклономер с длинной базой. ^[2] В 1919 году известный физик Альберт А. Майкельсон отметил, что наиболее выгодным способом получения высокой чувствительности и устойчивости к температурным возмущениям является использование эквипотенциальной поверхности, определяемой водой в закопанной наполовину заполненной водопроводной трубе. ^[3] Это была простая конструкция из двух горшков с водой, соединенных длинной трубкой, наполненной водой. Любое изменение наклона будет зарегистрировано по разнице отметок заполнения одного горшка 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 приходится читать посреди ночи.

Современный электронный наклономер, который постепенно заменяет все другие формы наклономера, использует простой принцип пузырькового уровня , который используется в обычном столярном уровне. ^[4] Как показано на рисунке, расположение электродов определяет точное положение пузырька в растворе электролита с высокой степенью точности. Любые небольшие изменения уровня фиксируются с помощью стандартного регистратора данных. Такая конструкция совершенно нечувствительна к температуре и может быть полностью компенсирована с помощью встроенной термоэлектроники. ^[5]

Новая технология с использованием датчиков микроэлектромеханических систем (МЭМС) позволяет удобно выполнять задачи измерения угла наклона как в одноосном, так и в двухосном режиме. Сверхвысокоточные 2-осевые цифровые инклинометры/наклонометры с приводом от МЭМС доступны для задач быстрого измерения углов и профилирования поверхности, требующих очень высокого разрешения и точности до одной угловой секунды. 2-осевые инклинометры/наклонометры с МЭМС-приводом могут иметь цифровую компенсацию и точную калибровку с учетом нелинейности и изменений рабочей температуры, что приводит к более высокой угловой точности и стабильности характеристик в более широком диапазоне угловых измерений и более широком диапазоне рабочих температур. Кроме того, цифровое отображение показаний может эффективно предотвратить ошибку параллакса, возникающую при просмотре традиционных «пузырьковых» флаконов, расположенных на расстоянии.

Наиболее широкое применение наклономеры приходится на область прогнозирования извержений вулканов. ^[6] Как показано на этом рисунке Геологической службы США, главный вулкан на Гавайях ( Килауэа ) имеет структуру заполнения основной камеры магмой, а затем выброса ее в боковое отверстие. На графике показана картина разбухания основной камеры (зарегистрированная наклономером), осушения этой камеры, а затем извержения прилегающего жерла. Каждое число на пике наклона на графике представляет собой зафиксированное извержение.

Галерея

Принцип работы современного электронного наклономера
График, показывающий инфляции цикл вулкана Килауэа

См. также

Ссылки

^ Джон Данниклифф Геотехнические приборы для мониторинга производительности полевых работ Wiley-IEEE, 1993 ISBN 0-471-00546-0 , стр. 216–219.
^ «Как мы следим за вулканами» . Volcanoes.usgs.gov. 13 августа 2008 г. Проверено 30 мая 2014 г.
^ «Что такое наклономер?» . www.wisegeek.com. 30 мая 2014 г. Проверено 30 мая 2014 г.
^ «Основы наклономера» . www.geomechanics.com . Архивировано из оригинала 25 августа 2006 года.
^ «Движение на поверхности дает информацию о недрах | Геологическая служба США» .
^ «Как мы следим за вулканами» . Volcanoes.usgs.gov. 13 августа 2008 г. Проверено 5 февраля 2014 г.

[1] Джон Данниклифф Геотехнические приборы для мониторинга производительности полевых работ Wiley-IEEE, 1993 ISBN 0-471-00546-0 , стр. 216–219.

[2] «Как мы следим за вулканами» . Volcanoes.usgs.gov. 13 августа 2008 г. Проверено 30 мая 2014 г.

[3] «Что такое наклономер?» . www.wisegeek.com. 30 мая 2014 г. Проверено 30 мая 2014 г.

[4] «Основы наклономера» . www.geomechanics.com . Архивировано из оригинала 25 августа 2006 года.

[5] «Движение на поверхности дает информацию о недрах | Геологическая служба США» .

[6] «Как мы следим за вулканами» . Volcanoes.usgs.gov. 13 августа 2008 г. Проверено 5 февраля 2014 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]