[发明专利]一种磁悬浮重锤颤动动能原理的大地震预测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用液浮水平台和磁悬浮装置支撑重锤的大地震预测仪。具体的说，是采用液浮加磁悬浮支撑的重锤颤动冲击感应动能传感器，以动能传感器准确记录重锤颤动冲击动能的大小和释放方向数值，并通过计算机内地震模型数字化信息处理软件的计算得出地球整体颤动的速率和方向参数值之后，最终得出将发生强震的区域、时刻、震级数据的大地震预测仪。该仪器适用于仪表设备制造领域。

背景技术

公元132年，中国人张衡(Zhang Heng 78-139)发明候风地动仪开创了人类对地震的研究。基于对地震波的认识，19世纪下半叶人们发明了地震仪(seismograph)。地震仪利用实物体的惯性原理记录地震波引起的地面位移运动。

在近十几年，人们将传感器和电子技术引入到地震仪，人们用这些宽频带、高精度的地震仪在对地震波的研究中逐步的了解了地球内部的结构。但是，现有地震仪无法区别哪一个震动波信号与即将发生的大地震有关联。以致至今人们都不能对大地震进行临震的短期预报。

用仪器捕捉地震前兆信号，需要在理论上明确哪一个震动波信号是确定性的地震前兆信号。在此之前，由于没有人知道地震发生的机理，因此，有关地震前兆信号的信息还是一片空白。

受中国汶川“5.12”大地震的震撼，中国地震学会会员董长军(DongChang Jun 1953--)对地震的成因提出了一个具有因果关系数学解的地震模型，并总结出：“由于太阳的活动引起地球一太阳动力系统瞬间调整角动量平衡，地球向系统质心位移或反方向位移速率的突然变化产生整体颤动，造成地球内部流体物质相对地球引力场流动挤压地球外壳并使外壳破裂产生震动波形成地震”的理论。该理论的核心要点是：

1地一太行星动力系统质心模型

董长军描述的地一太行星动力系统质心模型是依据高顺福等学者提出的氢原子质心模型建立的。如图1、图2所示，在地球和太阳之间的万有引力作用下，地球和太阳共同绕质心c运动，其系统内有两个转动分量。一个是地球m_d的角动量p_d，另一个则是太阳m_t的角动量p_t。地一太行星动力系统的总角动量P_z和总动能E_z等于地球和太阳二者的角动量和动能的总和

P_z＝G m_dr_d²ω_d+G m_tr_t²ω_t                         (2-1)

E_z＝G 1/2m_dr_d²ω_d²+G 1/2m_tr_t²ω_t²                 (2-2)

(式中m_d和m_t分别表示地球和太阳的质量，r_d和r_t分别为地球和太阳到它们的质心c的距离，ω_d和ω_t分别是地球和太阳绕着质心c运动的角速度，G是引力常数)。

如果用r表示地球与太阳之间的距离，那么

r＝r_d+r_t                                (2-3)

根据质心的定义，可得

r_d＝m_t/(m_d+m_t)×r                       (2-4)

r_t＝m_d/(m_d+m_t)×r                       (2-5)

按照角动量守恒定律，这两个角动量的数值应该是相等的，即

p_d＝p_t                                  (2-6)