基于小孔成像原理的地震预测装置及预测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于小孔成像原理的地震预测装置及预测方法，包括固定安装在地上且相互配合的显示屏和小孔成像装置，小孔成像装置包括位于显示屏上方的孔盒，孔盒上开设有用于成像的第一小孔，第一小孔的平面与南北正方向平行；显示屏内部设置光电传感器，光电传感器连接PC机。本发明专利技术可安装在地上，震前微弱的震颤可使太阳光通过小孔成像装置的孔所聚成光束的成像路径变化，导致成像随之摆动，便可对地震进行预报。本发明专利技术有效利用光束成像的路径变化对地震进行预测，便于及时作出预警，减少损失。

Seismic prediction device and prediction method based on small hole imaging principle

The present invention relates to an earthquake prediction device and method based on the principle of pinhole imaging, which comprises a display screen and a pinhole imaging device is fixedly mounted on the ground and cooperate with each other, the pinhole imaging device comprises a hole in the top of the display box, the first small hole is arranged on the box for imaging, parallel plane and holes are the first north-south direction; the photoelectric sensor is arranged inside the display screen, photoelectric sensor is connected with the PC. The invention can be installed on the ground, and the weak tremor before the earthquake can cause the sunlight to change into the imaging path of the light beam through the hole of the small hole imaging device, thereby causing the imaging to swing, and then the earthquake can be predicted. The invention effectively utilizes the path change of the beam imaging to predict the earthquake, so as to make timely warning and reduce losses.

【技术实现步骤摘要】
基于小孔成像原理的地震预测装置及预测方法
本专利技术涉及地震预测领域，具体涉及基于小孔成像原理的地震预测装置及预测方法。
技术介绍
地震往往给人们带来大的灾难。现在的地震预报存在三大难点：第一，地震过程的复杂性，如图1(a)和图1(b)所示，地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为5.5～7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。第二，地壳深部的不可入性；第三，地震事件的小概率性。地震带给人类的财产与生命损失是无法估量的，正确而有效地预测地震可以挽回无数人的姓名，减少的财产损失更是不计其数，但目前世界上还没有一种有效预测地震的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种基于小孔成像原理的地震预测装置及预测方法，利用光学原理进行地震预测，便于预警。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：包括固定安装在地上且相互配合的显示屏和小孔成像装置，小孔成像装置包括位于显示屏上方的孔盒，孔盒上开设有用于成像的第一小孔，第一小孔的平面与南北正方向平行；显示屏内部设置光电传感器，光电传感器连接PC机。进一步地，显示屏和小孔成像装置固定安装在海拔高度大于10m的地上。进一步地，显示屏为上端开口的筒状结构，包括竖直的环形侧壁和水平的圆形底部；孔盒通过支架架设于显示屏的中心正上方，孔盒的中心还开设有用于成像的竖直第二小孔。进一步地，第一小孔和第二小孔的直径均为8cm。进一步地，孔盒的材质为木质。进一步地，显示屏位于密闭的罩箱中；罩箱的罩顶采用透光材料，其余部分采用不透光材料。进一步地，PC机连接报警器。本专利技术预测方法的技术方案是：包括以下步骤：步骤一：将显示屏和小孔成像装置分别固定在地上，调节小孔成像装置的高度，使太阳通过小孔成像装置所成的像始终落在显示屏上；步骤二：通过显示屏内安装的光电传感器检测光信号，并输送至PC机，记录太阳运行产生的成像轨迹，当成像轨迹存在偏差时，通过轨迹偏差大小以及频率来判断震动大小，完成基于小孔成像原理的地震预测。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术可安装在地上，震前微弱的震颤可使太阳光通过小孔成像装置的孔所聚成光束的成像路径变化，导致成像随之摆动，便可对地震进行预报。大震前的小震由于其损坏性小，不易被察觉，所以往往被忽视，而小震恰好是预测大震的有效方式，本专利技术有效利用光束成像的路径变化对地震进行预测，便于及时作出预警，减少损失。进一步地，由于高层对摆动较为敏感，所以将本专利技术装置安置于高层建筑，如地处山村，可将装置安置在山上等较高的地方。进一步地，本专利技术中显示屏还包括圆形底部，孔盒上设置第二小孔，能够更全面地反映太阳运动轨迹。进一步地，本专利技术中孔盒的材质为木质，避免光反射对测量结果造成误差。进一步地，本专利技术中显示屏位于密闭的罩箱中，形成一个封闭并且半黑暗的环境，使光束通过小孔成像装置所成的像能清晰的处于显示屏上，减少外部其它光源干扰。本专利技术预测方法操作简单，便于及时作出震前预警，减少损失。附图说明图1(a)是地震波中的P波示意图，图1(b)是地震波中的S波示意图。图2是本专利技术的结构示意图。图3是本专利技术的小孔成像原理图。图4是太阳运动轨迹图。图5是本专利技术显示屏半径设计原理示意图。图6是本专利技术判断原理示意图。其中：1-光束投影；2-孔盒；3-太阳；4-罩箱；5-显示屏；6-PC机；7-报警器；8-第一小孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。参见图2，本专利技术包括固定安装在地上且相互配合的显示屏5和小孔成像装置，显示屏5为上端开口的筒状结构，包括竖直的环形侧壁和水平的圆形底部。小孔成像装置包括孔盒2，孔盒2通过支架架设在显示屏5的中心正上方，显示屏5的环形侧壁360度环绕小孔成像装置。孔盒2使用木质材料是为了避免一些反光材料的光反射对测量结果造成误差。孔盒2上开设有用于成像的第一小孔8和第二小孔，第一小孔8平面与南北正方向平行，即第一小孔8轴线沿东西方向，第二小孔竖直设置且位于显示屏5圆形底部的中心正上方。显示屏5位于罩箱4中，架设孔盒2的支架穿过罩箱4且进行密封处理，使得罩箱4为整体封闭结构，除了孔盒2裸露在外，其余部分均处于罩箱4之内，罩箱4的罩顶使用透光材料，其余部分如侧壁和底部使用不透光材料，使其形成一个封闭并且半黑暗的环境，使光束通过第一小孔8和第二小孔所成的像能清晰的出于显示屏5上，不为外部其它光源干扰。支撑孔盒2的支架应选用刚性材料，罩箱4同样适用刚性材料，使其能牢固固定在建筑高层，不受风力等因素影响，仅能随建筑物一起摆动。显示屏5内部设置光电传感器，光电传感器连接PC机6；光电传感器可将光信号转化为电信号，输入至PC机6，PC机6能够处理所收集的数据，一旦数据数显示异常则启动报警器7，提醒人们注意。由于地壳不停止地在做运动，微弱的地壳运动时有发生，微弱的地壳运动不会导致建筑晃动，也就不会影响本专利技术装置使用。大震前如有频繁地中小震，本专利技术检测装置即可收集数据进行分析，及时做出反应。本专利技术地震预测方法，包括以下步骤：步骤一：将显示屏5和小孔成像装置分别固定在地上，调节小孔成像装置的高度，使太阳3通过小孔成像装置所成的像始终落在显示屏5上；如图2所示的光束投影1，始终位于显示屏5上；步骤二：通过显示屏5内安装的光电传感器检测光信号，并输送至PC机6，记录太阳3运行产生的成像轨迹，在阳光充足的天气第一次使用该地震预测设备，检测得到成像运动轨迹为后续参考，即正常轨迹，当成像轨迹存在偏差时，通过轨迹偏差大小以及频率来判断震动大小，完成基于小孔成像原理的地震预测。本专利技术的主要原理是：图3为小孔成像原理图，当右侧物体P光源即太阳通过中心小孔后，投影在成像平面上的像与光源P形状相同，但是倒立，其原理是在同种均匀介质中，在不受引力作用干扰的情况下，光沿直线传播。概括地说，小孔或清晰的像要具备3个条件，小孔直径拟定8cm。第一，小孔的线度要远大于光的波长，当小孔很小时，像变得模糊不清，这是由于光出现了衍射的缘故，当小孔的线度小到与光的波长可比拟时，通过小孔的光将不再直进，而是要发生衍射，这时的光学现象显然已经超出了小孔成像的范围。第二，小孔的线度要远小于物体的几何尺寸。当小孔太大时，光班重叠变得非常明显，像已经变得完全失真，这时在光屏上呈现的是小孔周围挡光部分的影子。这里应该注意到，在小孔能够保证光的直进性的前提下，也并不是孔越小越好，孔太小会使通过小孔的光线太弱，因而成的像太暗，无法看清像。第三，小孔成像要有光屏存在，只有利用像斑在光屏上的漫反射，才能看到物体成的像。图4所示为太阳的运动轨迹，由于太阳距离地球足够远，所以不存在光源距离的问题。相对于地平圈，太阳的运动轨迹近似半圆，由于太阳东升西落，所以小孔成像的孔平面与南北正方向平行，使光可以通过小孔。由于太阳的运动轨迹稳定，所以光通过小孔的成像变化规律同样稳定，不会有大的波动，只有本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于小孔成像原理的地震预测装置，其特征在于：包括固定安装在地上且相互配合的显示屏(5)和小孔成像装置，小孔成像装置包括位于显示屏(5)上方的孔盒(2)，孔盒(2)上开设有用于成像的第一小孔(8)，第一小孔(8)的平面与南北正方向平行；显示屏(5)内部设置光电传感器，光电传感器连接PC机(6)。

【技术特征摘要】
1.基于小孔成像原理的地震预测装置，其特征在于：包括固定安装在地上且相互配合的显示屏(5)和小孔成像装置，小孔成像装置包括位于显示屏(5)上方的孔盒(2)，孔盒(2)上开设有用于成像的第一小孔(8)，第一小孔(8)的平面与南北正方向平行；显示屏(5)内部设置光电传感器，光电传感器连接PC机(6)。2.根据权利要求1所述的基于小孔成像原理的地震预测装置，其特征在于：显示屏(5)和小孔成像装置固定安装在海拔高度大于10m的地上。3.根据权利要求1所述的基于小孔成像原理的地震预测装置，其特征在于：显示屏(5)为上端开口的筒状结构，包括竖直的环形侧壁和水平的圆形底部；孔盒(2)通过支架架设于显示屏(5)的中心正上方，孔盒(2)的中心还开设有用于成像的竖直第二小孔。4.根据权利要求3所述的基于小孔成像原理的地震预测装置，其特征在于：第一小孔(8)和第二小孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡宗琰，张丹，张野，张海峰，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61