專利名稱：激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)
本設(shè)計(jì)是利用激光(微波)高清度，遠(yuǎn)距離直線傳播性能，建立 一個(gè)在我國(guó)范圍內(nèi)與地面平行的平面光波網(wǎng)，精確監(jiān)測(cè)地震的裝置。
背景技術(shù)：
我們現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，如遍及全國(guó)的地震臺(tái)站監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)、衛(wèi)星遙測(cè)遙感系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、航空拍照等。從天上拍攝 的照片已經(jīng)相當(dāng)清晰，已能比較準(zhǔn)確地了解地面的情況。
但地震的發(fā)生是間歇的、瞬間的、局部的，隨時(shí)隨地都可能出現(xiàn) 的。尤其是地震發(fā)生前地面變化是微弱的，甚至是亳米厘米級(jí)別，靠 幾十或幾百千米高空拍攝監(jiān)測(cè)毫米厘米級(jí)別的微弱變化，顯然是有困 難的。更何況地震發(fā)生前與地震發(fā)生后，地面發(fā)生的變化還需要精確 地參照比對(duì)才能判斷出變化的大小，再加上地面還有樹(shù)木的覆蓋，我 國(guó)面積廣大，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)地震變化的位置，精確作出預(yù)報(bào)，靠已有技 術(shù)設(shè)備看來(lái)是不夠的。我們必須進(jìn)一步思考，建立一套高精度、專門 的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
利用激光技術(shù)、微電波技術(shù)，編織一張與地面平行的光束網(wǎng)、電波網(wǎng)。每時(shí)每刻、隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)地震的極輕微變化，盡早為人們做出 預(yù)報(bào)，保證我們的同胞免遭地震帶來(lái)的災(zāi)難。 實(shí)施方式
基本設(shè)備激光發(fā)生器、發(fā)射器、激光接收裝置，微波發(fā)射器和 接收機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
把我國(guó)的版圖用經(jīng)、緯線劃分成若干方塊，在經(jīng)、煒線相交的點(diǎn) 上建立激光(微波)發(fā)射、接收站點(diǎn)，將儀器設(shè)備安裝在穩(wěn)固的基座
上。每8個(gè)接收點(diǎn)和一個(gè)發(fā)射站組成一個(gè)單元。發(fā)射站在中心位置發(fā) 射出8支激光東，四周另8個(gè)接收點(diǎn)接收激光。發(fā)射站發(fā)出的每束激 光都瞄準(zhǔn)接收站靶圖的中心點(diǎn)。通過(guò)多個(gè)這樣的收發(fā)單元，覆蓋全部 國(guó)土面積，再用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將各站點(diǎn)收集的信息傳到監(jiān)控中心。 工作原理
人們熟知的激光技術(shù)已在多方面廣泛應(yīng)用。如激光測(cè)距、激光定 位、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)等。利用激光的單色性好，方向性強(qiáng)，遠(yuǎn)距 離傳播，發(fā)散角小，直線快速的優(yōu)越性。把各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)用光東聯(lián)結(jié)起 來(lái)。
微波也有和激光相似的特性，同時(shí)微波能克服氣象因素如云、霧、 雨、雪、空氣中塵埃的影響，在不適合激光聯(lián)絡(luò)的站點(diǎn)，可釆用微波聯(lián)結(jié)。
通過(guò)激光(微波)發(fā)射與接收裝置，在全國(guó)范圍內(nèi)就建立起一張 與地面保持平行的平面網(wǎng)，猶如一張蟲知蛛網(wǎng)與地面平行，覆蓋在地球 表面，這些網(wǎng)絡(luò)不是蛋白質(zhì)長(zhǎng)鏈，而是一條條激光束或微波束。這樣 大面積的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，可以記錄我們地面每一個(gè)部分的變化情況。各監(jiān)測(cè) 點(diǎn)互為參照物，地震地帶與非地震區(qū)域可以形成明顯的參照比對(duì)。 為什么要編織這樣的監(jiān)測(cè)網(wǎng)呢？
讓我們來(lái)做一個(gè)小小的試驗(yàn),將自己的手臂平放在桌子上，在手臂 的動(dòng)脈血管處平放一個(gè)小玻璃片，在玻璃片上垂直放一個(gè)鋼筆筆簡(jiǎn)，這 時(shí)我們來(lái)觀察玻璃和筆簡(jiǎn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)玻璃片隨著心臟脈搏一起一伏的 跳動(dòng)。筆簡(jiǎn)也隨著脈搏的跳動(dòng)有節(jié)率的擺動(dòng)，把原本不明顯的脈搏跳
動(dòng)放大了好幾倍，讓人們看的非常清楚。分析原因不外乎有兩點(diǎn)
1、增大了人們的視覺(jué)范圍。
2 、有了更多可比對(duì)的參照物體。
地球雖然在不停地自轉(zhuǎn)，但地球人如果沒(méi)有曰、月、星辰作參照 物就感覺(jué)不到地球在旋轉(zhuǎn)。管中窺豹、門縫瞧人，"不識(shí)山真面目，只 緣身生在此山中"闡釋的道理，應(yīng)在我們探索觀測(cè)地震問(wèn)題上作為借 鑒。沒(méi)有發(fā)生地震時(shí)，這張網(wǎng)靠激光束互相聯(lián)結(jié)，處于中心位置的發(fā) 射站發(fā)出的激光東瞄準(zhǔn)周圍接收點(diǎn)靶位圖的中心點(diǎn)，表明地面非常平 靜。假如有一個(gè)站點(diǎn)腳下發(fā)生輕微的震動(dòng)，哪怕是亳米級(jí)的震動(dòng)，無(wú) 論地面是升是降，是平動(dòng)或扭動(dòng)。就會(huì)影響激光束(或微波)原來(lái)的發(fā) 射方向，使周邊的八個(gè)接收點(diǎn)收不到激光束或微波東,周邊的八個(gè)接收 點(diǎn)收不到激光束或微波束，發(fā)射的光東就會(huì)偏離原來(lái)的接收靶點(diǎn)中心， 地面震動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，甚至脫離監(jiān)測(cè)網(wǎng)平面，這幾個(gè)站點(diǎn)再把偏離的激光東 或微波東信息通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳至地震信息控制中心，這時(shí)候信息中 心的網(wǎng)圖就會(huì)像蜘蛛網(wǎng)斷了幾根蛛絲，出現(xiàn)了 一個(gè)漏洞，清晰地反映出 地面震動(dòng)情況和位置,供科學(xué)家分析研究，綜合其它因素分析判斷，作 出地震預(yù)報(bào)。
激光發(fā)射與接收站點(diǎn)的布局設(shè)置根據(jù)激光在地面?zhèn)鞑サ挠行Ь?離，按50千米預(yù)計(jì)，發(fā)射站居于收發(fā)單元的中心位置，八個(gè)接收點(diǎn)位 于發(fā)射站四周，每個(gè)收發(fā)單元可監(jiān)控面積約一萬(wàn)平方千米，全國(guó)設(shè)立 400個(gè)收發(fā)單元就可以建立起骨干監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)于地震多發(fā)區(qū)可適當(dāng)多 建立幾個(gè)網(wǎng)站。
本來(lái)單用激光設(shè)備就可以了，但由于激光受空氣質(zhì)量如云、霧、雨、 雪、塵埃影響較大，有些地區(qū)還得靠微波設(shè)備，因微波受氣象條件影響較小，重點(diǎn)地區(qū)有可能兩種設(shè)備都用，相得益彰優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 解決的問(wèn)題與效果
雖然我們的地面地震監(jiān)測(cè)儀器已經(jīng)相當(dāng)精密、靈敏，衛(wèi)星定位系 統(tǒng)、遙感遙測(cè)技術(shù)非常先進(jìn)，但它們的監(jiān)測(cè)總是免不了局限性，缺乏相 對(duì)的參照物，很難把宏觀和微觀有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。面對(duì)大震前的微弱震 動(dòng)有可能是毫米級(jí)別的震動(dòng)，無(wú)法進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)與參照比對(duì)。大多數(shù) 地震在發(fā)生前都會(huì)有程度不同的先兆，只是我們沒(méi)有高精度很靈敏的 設(shè)備和一整套體系來(lái)感知它.
我們這個(gè)設(shè)備是利用激光(電波)東，編織了 一張與地球表面平行 的光線聯(lián)結(jié)的平面網(wǎng)，任何幾個(gè)相鄰的發(fā)射站或接收點(diǎn)與這張網(wǎng)失掉 聯(lián)系，就表明這幾個(gè)站點(diǎn)腳下的地面有震動(dòng)、錯(cuò)位的情況發(fā)生。發(fā)射激 光的站就像我們射擊場(chǎng)上的槍,接收激光的點(diǎn)就像靶紙，槍口處有絲亳 的顫動(dòng)，激光束就射不到靶紙的中心點(diǎn)，將偏離的軌跡記錄下來(lái)，傳到 信息中心，我們就會(huì)知道地震前后地面是升是降,是傾斜或平移。發(fā)射 站的光束失之亳厘，接收點(diǎn)的彈著點(diǎn)就會(huì)差之千里，觀測(cè)的精度會(huì)非常 高。同時(shí)哪些地方震動(dòng)，哪些地方?jīng)]有震動(dòng)，我們可以有大面積的參照 比對(duì)作為依據(jù)。這套體系會(huì)給科學(xué)家提供準(zhǔn)確地震位置、強(qiáng)度等信息， 科學(xué)家再綜合各方面信息分析考量，及時(shí)作出地震測(cè)報(bào)，讓人們?cè)缬袀?，躲避地震帶?lái)的災(zāi)難，使人們?cè)诘卣鸨O(jiān)測(cè)方面不再尷尬。
這套監(jiān)視體系除了用于監(jiān)視地震外，還可觀測(cè)山脈的隆起，地面的 沉降，如人們常說(shuō)的珠穆朗瑪山峰升高，大城巿抽取地下水引起的地面 下沉，都能提供精確的數(shù)據(jù)。激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)站點(diǎn)分布示意圖(

圖1 )
一、 圖中符號(hào)表示內(nèi)容及名稱
表示激光(微波)發(fā)射站 - 表示激光(微波)接收點(diǎn) ----激光(微波)束
二、 發(fā)射站與接收點(diǎn)的布局劃分
在國(guó)土面積范圍內(nèi)，用經(jīng)緯線劃分成若干正方形，每個(gè)正 方形邊長(zhǎng)為50千米左右，在經(jīng)緯線相交的點(diǎn)上設(shè)置站點(diǎn)。每9 個(gè)站點(diǎn)作為一個(gè)觀測(cè)單元，激光(微波)發(fā)射站設(shè)在9個(gè)點(diǎn)的 中央，周邊的八個(gè)點(diǎn)設(shè)立激光(微波)接收點(diǎn)，照這樣劃分， 每個(gè)單元觀測(cè)面積可達(dá)10000平方千米。初步計(jì)算全國(guó)約400 多個(gè)收發(fā)單元就可以把骨干網(wǎng)搭建起來(lái)。
三、 聯(lián)絡(luò)方式
將各個(gè)激光(微波)監(jiān)測(cè)單元獲取的信息，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換 裝置送人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，由計(jì)算機(jī)中心把全國(guó) 范圍內(nèi)的站點(diǎn)信息進(jìn)行參照比對(duì)。那些地方地面有絲亳的動(dòng) 作，有多大范圍， 一目了然。科學(xué)家可以及時(shí)綜合多方面因素， 在正確地震理論的指引下，作出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。讓人們?cè)缬袦?zhǔn)備， 減少地震對(duì)人類帶來(lái)的災(zāi)難。激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)剖面示意圖(圖2)
一、 圖2中符號(hào)所示實(shí)物名稱 [J 激光(微波)發(fā)射站 I 激光(微波)接收點(diǎn) ^----激光束(微波)束
二、 激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)工作原理。 將大地解剖后，我們看到的地殼表層，是高低起伏的高
山、大川、丘陵、平原、大海。地殼是固態(tài)物質(zhì)，把地球包 裹著。地殼下面是地幔，由于地幔處物質(zhì)在重力的重壓下， 溫度很高，變成膠溶狀，地幔下層的地核處物質(zhì)溫度更高， 是鐵水般的液態(tài)狀，地球身處茫茫宇宙之中，作用在它身上 的力主要有自身的引力；巖漿受重壓產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；自轉(zhuǎn)產(chǎn) 生的離心力、星球之間的相互作用力。這些不穩(wěn)定因素導(dǎo)致 地球一刻也不得安寧。地層深處的運(yùn)動(dòng)我們無(wú)法清楚的知 道，但是他總會(huì)在地面上有一定的癥狀表現(xiàn)出來(lái)，如地殼出 現(xiàn)裂縫、引起巖漿沖出地面，人們常叫之火山噴發(fā)；另一種 情況是地殼出現(xiàn)裂縫，巖漿強(qiáng)大的內(nèi)應(yīng)力與地殼的重力兩種 力量互相爭(zhēng)鋒，巖漿試圖沖出地面，地殼重力又試圖i止巖 漿外泄，較量的結(jié)果使地殼出現(xiàn)震動(dòng)，但巖漿沒(méi)有流出地面， 人們叫它地震。
我們的激光(微波)監(jiān)測(cè)地震站點(diǎn)就建立在地面，像一張踟蛛網(wǎng)。發(fā)射站與接收點(diǎn)靠激光東或微波束聯(lián)系，激光(微 波)束如同蛛網(wǎng)絲線。任何一個(gè)站點(diǎn)腳下地面有輕微的動(dòng)作， 哪怕是亳米厘米級(jí)別的移動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致激光(微波)東偏離 原來(lái)的靶點(diǎn)位置。記錄下這些信息，傳遞到計(jì)算機(jī)中心，我 們就可以時(shí)刻監(jiān)測(cè)地震的動(dòng)向和范圍，作出準(zhǔn)確判斷。早作 預(yù)報(bào)，減少地震帶來(lái)的災(zāi)難。
1權(quán)利要求
《激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)》是利用激光(微波)高清晰度，遠(yuǎn)距離直線傳播性能，建立一個(gè)在我國(guó)范圍內(nèi)與地面平行的平面光波網(wǎng)。精確監(jiān)測(cè)地震的系統(tǒng)裝置。這個(gè)體系的基本設(shè)備激光發(fā)生器、發(fā)射器；激光接收裝置。微波發(fā)射器和接收機(jī)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。以我國(guó)為例，把我國(guó)的版圖用經(jīng)緯線劃分為若干方塊，在經(jīng)、緯線相交的點(diǎn)上建立激光(微波)發(fā)射，接收站點(diǎn)，將儀器設(shè)備安裝在穩(wěn)固的基座上。每8個(gè)接收點(diǎn)和一個(gè)發(fā)射站組成一個(gè)單元。發(fā)射站在中心位置，發(fā)射出8支激光束，周圍8個(gè)接收點(diǎn)接收激光。發(fā)射站發(fā)出的每束激光都瞄準(zhǔn)接收站靶圖的中心點(diǎn)。通過(guò)多個(gè)這樣的收發(fā)單元，覆蓋全部國(guó)土面積。再用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將各站點(diǎn)收集的信息傳到監(jiān)控中心。通過(guò)激光(微波)發(fā)射與接收裝置，在全國(guó)范圍內(nèi)，就建立起一張與地面保持平行的平面網(wǎng)，猶如一張蜘蛛網(wǎng)與地面平行.覆蓋在地球表面，這些網(wǎng)絡(luò)不是蛋白質(zhì)長(zhǎng)鏈，而是一條條激光束或微波束。這樣大面積的監(jiān)測(cè)網(wǎng)，可以記錄我們地面每個(gè)部分的變化情況，假如有一個(gè)站點(diǎn)腳下發(fā)出輕微震動(dòng)，無(wú)論地面是升是降，是平動(dòng)或扭動(dòng)，就會(huì)影響激光束(或微波)原來(lái)的發(fā)射方向，使周邊8個(gè)接收點(diǎn)接收不到激光束或微波束，或者發(fā)射的光束會(huì)偏離原來(lái)接收靶點(diǎn)中心。這幾個(gè)站點(diǎn)再把偏離的激光束或微波束信息通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳至地震信息控制中心，這時(shí)候信息中心的網(wǎng)圖，就會(huì)像蜘蛛網(wǎng)斷了幾根蛛絲，出現(xiàn)一個(gè)漏洞。清晰地反映出地面震動(dòng)情況和位置。再綜合其它因素分析判斷，作出地震預(yù)報(bào)。本來(lái)單用激光設(shè)備就可以了，但由于激光受空氣質(zhì)量如云、霧、雨，雪、塵埃影響較大，有些地區(qū)還得靠微波設(shè)備，因微波設(shè)備受氣象條件影響較小，重點(diǎn)地區(qū)有可能兩種設(shè)備都用，使設(shè)備優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這套監(jiān)測(cè)體系除了用于監(jiān)測(cè)地震外，還可觀測(cè)山脈的隆起，地面的沉降，如人們常說(shuō)的珠穆朗瑪山峰升高，大城市抽取地下水引起的地面下沉，都能提供精確的數(shù)據(jù)。
全文摘要
激光(微波)監(jiān)測(cè)地震網(wǎng)是利用激光單色性好、能量高度集中、亮度強(qiáng)、激光束發(fā)散角很小，方向性好、直線傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)越性。編織成一張平行于地面的網(wǎng)，微波也有上述特性，但優(yōu)越性不如激光，發(fā)射天線巨大，可是在地面?zhèn)鞑ナ軞夂蚩諝庥绊戄^小，在氣象條件復(fù)雜，空氣浮塵較重的地區(qū)可用微波設(shè)備替代激光設(shè)備。在我國(guó)范圍內(nèi)用經(jīng)緯線將版圖面積劃分成許多方塊，于經(jīng)緯線相交的點(diǎn)上建立地震監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，每八個(gè)接收點(diǎn)和一個(gè)發(fā)射站組成一個(gè)單元，發(fā)射站位于單元的中心位置，接收點(diǎn)分布在四周，由發(fā)射站發(fā)出8條激光(微波)束分別指向四周八個(gè)接收站的靶圖中心點(diǎn)。站和點(diǎn)互為參照物，監(jiān)測(cè)單元范圍內(nèi)地面的變化情況，將若干個(gè)單元分布全國(guó)，再把各單元接收的信息用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)傳送至監(jiān)控中心，科學(xué)家再綜合其它信息資料，及時(shí)準(zhǔn)確地作出地震預(yù)報(bào)。
文檔編號(hào)G01V1/00GK101470209SQ20081013342
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月20日
發(fā)明者寧文禮 申請(qǐng)人:寧文禮