768型大位移长周期地震计的研制<

本文介绍的两套地震计是为电信传输地震台网配套设计的.目的是拾取周期较长、位移较大的地震信号.其特点是周期长,灵敏度高,多量程,稳定性好,结构紧凑,体积小.仪器采用了簧片轴承及零长弹簧.因而振幅-周期效应小,摆位-周期效应小.调试情况表明,长周期地震计要取得良好的性能,在很大程度上依赖于耐心细致的调整.记录情况表明地震计性能良好,符合设计要求.      

BSO井下地震计系统

BSO 井下地震计系统是基准台现代化观测系统的前置部分。它由三分向井下地震计及其电子装置两部分组成.用一个周期 T_0=5s 的地震计和电容位移传感器,可获得长、中、短周期三个频段的记录。本文是作者研制的井下地震计系统。文中着重分析了地震计的反馈控制原理和输出特性;介绍了水平向和垂直向地震计的结构、性能、特点及为该系统研制的电容位移传感器、地震计、遥控装置、系统信号的传输以及系统的电源供电等的性能和技术指标。文章最后提出了该系统运行情况及存在的一些问题,供从事地震观测技术工作者参考。     

宽频带地震计数字反馈技术

反馈式地震计的出现在地震计发展历史上具有划时代意义,大动态、宽频带已经成为当代地震观测的主流技术,数字技术应用是地震计的发展方向。采用模拟反馈技术的宽频带地震计存在低频段自噪声高及系统受环境影响大等问题。实验结果显示,通过引入数字反馈技术,可以优化地震计的长周期噪声,提高系统稳定性,首次实现程控配置地震计的周期。     

反馈控制井下地震计

一、引言众所周知,长周期地震仪器的漂移和易受外界的干扰是严重的。首先要获得一个固有周期很长的振动系统在技术上是比较困难的,当地震计的周期长了,随之带来的是零位漂移、周期零部效应、振幅效应等等。使仪器的加工和安装调试都造成一定的困难。而当仪器在     

瑞士STS—IV/IH宽频带反馈地震计系统

一、引言STS-IV/IH 地震计是用于宽频带和长周期记录的一种高灵敏度并可遥控的地震传感器。它其有动态范围宽和传递函数稳定的特点,特别是对于地震的数字化记录有其显著的使用价值。仪器的基本传递函数与固有周期为20秒、临界阻尼为0.707的普通长周期地震计的传递函数相同。该仪器可提供两道独立的输出。选择各种放大器、滤波器和记录器与传感器相组合可得到一个由使用者所确定的记录系统。     

用函数变换设计速度传感反馈地震计

短周期地震计主要用于观测地方性的微小地震,用速度传感器设计的反馈式短周期的地震计的工作参数稳定性不好,是国内外观测实践都证实了的问题。借鉴位移传感反馈地震计工作参数偏差较低的思路,介绍了通过采用函数变换方法设计速度传感反馈地震计的解决方案。用函数变换方法设计的速度传感反馈地震计,既实现了加大负反馈深度又不降低噪声指标的双重目标,有加深负反馈和由闭环反馈生成的闭环周期位于通带外的优点。即便是机械摆受到环境变化的影响或随时间推移而出现了漂移或老化,其对通带内的幅频特性的影响亦较小。由函数变换电路生成摆函数的工作周期及工作阻尼与机械摆的参数完全无关,仅取决于变换电路中的两个电阻和两个电容的精度。     

长周期地震计零长弹簧的调整方法

本文详细介绍了调整零长弹簧的原理和具体步骤。为达到垂直向长周期地震计具有稳定的长周期的要求,设计者往往采用拉柯斯特悬挂系统,即零长弹簧悬挂。我国研制的763长周期地震仪,五倍强震仪,768中长周期地震计及768中强震地震计等都采用了拉柯斯特悬挂系统。但是零长弹簧的制造及在地震计上安装后的调整却颇为困难,至少可以说是相当费时的。本文是作者在试制768地震计的过程中,初步总结的关于调整零长弹簧的一些方法。实践证明,一旦仪器严格满足拉柯斯特悬挂条件,仪器的性能和稳定性是可以很理想的。     

用位移反应谱研究长周期设计地震反应谱

利用美国太平洋地震工程研究中心NGA数据库,分析了滤波低频截止周期(Tc)对位移反应谱的影响。选择较小的Tc将严重抑制长周期位移反应谱幅值。本文选用可靠使用周期不小于10 s的强地面运动加速度记录,研究了位移反应谱的长周期特性。结果表明,位移反应谱峰点周期是长周期地震反应谱的关键控制参数,受场地条件和震级的影响相对较小,但与震中距基本呈线性增长关系,而动力放大系数最大值波动范围较小,设计中可视为常数。建议在现行抗震设计规范谱的基础上,在速度控制段与位移控制段之间增加一个过渡段,以体现位移反应谱的有峰特征,并给出了控制参数的建议值。     

长周期地震动对广州塔TMD减震控制性能的影响

研究长周期地震动对广州塔TMD体系的影响及结构响应的时频分布规律。对国内现行规范反应谱长周期段进行延长,选取7条地震动时程记录,并补充7条长周期地震动时程记录作为输入样本,研究不同周期的强震激励对超高耸结构TMD体系的影响。研究表明,长周期成分的地震激励显著增加了超高耸结构的响应,卓越周期在2.341 s至6.425 s的长周期地震动输入,比卓越周期低于1 s的短周期地震动输入,平均使结构桅杆顶的位移峰值与均方根值分别放大125.49%和91.63%;最优参数设计的TMD对短周期、长周期地震响应均起减震控制作用,对8度长周期大震下主塔顶和桅杆顶的位移峰值控制降幅分别达到28.61%和42.69%,对相应的位移时程响应均方根值的控制降幅分别达到32.56%和44.20%, TMD体系的减震控制性能对地震动卓越周期具有一定鲁棒性;对结构弱轴向的地震响应时程进行数值小波功率谱分析,结果表明:由于一般长周期地震动的卓越周期更接近广州塔结构弱轴向的二阶周期(2.888 s),不仅增加了一阶振型的响应,更显著加剧了以二阶振型为主的桅杆鞭梢效应, TMD对该效应一定程度上起了抑制作用;建议对周期大于6 s的超高耸结构TMD体系,在按规范反应谱选取地震动之外,应注意考虑长周期地震动的影响,以更全面评估结构性能。     

763地震仪干扰的排除

763长周期仪器属于弱电流测量仪器,是以检流计记录,采用的是光杆放大原理。它的观测频带可展宽到百秒以上,因而提高了台站的观测能力,但对外界的干扰反映也极其灵敏。近年来,大连台763地震仪的水平摆一直处于一种奇怪的大周期干扰状态,严重地影响了地震分析和图面质量(图1)。图1　受到干扰的记录曲线我们分析认为,出现这种情况,可能有两方面的原因,一是观测系统本身的问题,二是极可能来自环境干扰,为此,进行了具体的测试和逐项排查工作。1　观测系统故障的检测方法为了查找干扰究竟起因于观测系统的哪一个环节,可分3个步骤进行。(1)检流计试…     

Adaptation of the S-5-S pendulum seismometer for measurement of rotational ground motion

The Russian electrodynamic seismometer model S-5-S has been adapted for the measurement of rotational ground motion. The mechanical system of the original S-5-S seismometer consists of electrodynamic sensing and damping transducer coils mounted on an asymmetrical double-arm pendulum. This pendulum is suspended on a footing using two pairs of crossed flat springs, which operate as the axis of rotation. The pendulum is stabilised by an additional spring. The S-5-S can be used either as a vertical or as a horizontal sensor. The adaptation of the S-5-S seismometer described below involves removal of the additional spring and installation of an additional mass on the damping arm. Strain gauge angle sensors are installed on one pair of the crossed flat springs. The main dynamic parameters of the rotational seismometer created in this way, i.e. the natural period and damping, are controlled electronically by feedback currents proportional to the angular displacement and angular velocity, both fed to the damping transducer coil. This new seismometer, named the S-5-SR, enables measurement of the rotational component of ground motion around the horizontal or the vertical axes. The output signal from this S-5-SR seismometer can be proportional either to rotational displacement or rotational velocity.     

精确测定地震计传递函数

提出联合阶跃标定与带精确电流测量的正弦波标定来确定地震计传递函数的方法。首先,使用阶跃标定确定地震计等效机械摆的自振周期和阻尼,得到地震计低频特性。随后,使用正弦波标定并引入电流测试技术,测定地震计全频段频率响应,幅频响应更加准确,同时可获得相频响应。最后,构建与地震计传递函数特征一致的结构来描述传递函数,采用最优化方法拟合求取地震计传递函数。该方法具有原理清楚、操作简单、易于实现、结果精确等优点,特别适用于地震计用户测试、地震计传递特性与厂方参数及各地震计间一致性和长期稳定性的验证,结果符合反馈型地震计传递函数特点。     

Developments in electromagnetic and hybrid seismometers

The “Willmore Mark II” variable-period electromagnetic seismometer has now been replaced by the Mark III/IIIA seismometers, which give a similar range of period and similar voltage output from a smaller and lighter package. The new instruments also offer facilities for calibration, for damping, and for the control of period over a wide range by the injection of appropriate signals into auxiliary coils. The Mark IIIA seismometer has been further adapted by the addition of a displacement transducer system, which enables it to operate as a force-balance accelerometer. A new “Mark IV” instrument is the prototype of a package which will contain three “sawn-off” seismometers derived from the Mark III with the additional displacement transducer, all designed to fit into a cylindrical pressure case for use as a three-component borehole instrument.The paper includes a circuit for displaying four different outputs from a short-period seismometer, with options for displacement and acceleration feedback, as Lissajous figures against an input which simulates sinusoidal acceleration in the earth.     

Determination of a seismometer’s generator constant, azimuth, and orthogonality in three-dimensional space using a reference seismometer

To accurately predict the performance of a seismometer, knowledge of its key parameters is required. We present a new method that requires a single reference instrument to estimate some of the important parameters of the seismometer, such as the ratio of the generator constants, the orthogonality deviation, and the rotation in space and in the horizontal plane with regards to the reference instrument. The procedure is performed in the three-dimensional spaces where the Euler rotation theorem is applied in order to define a transformation, which is then used to transform the detection of the reference seismometer as well as the detection of the instrument under test. The estimated transformation matrix is defined as an upper triangular matrix, where its elements contain the information regarding the parameters of the tested seismometer, which are then evaluated using the Euler angles. The new method has been verified on a pair consisting of two STS-2 seismometers and on a pair consisting of one CMG-3T and one STS-2 seismometer.     

速度传感反馈地震计的参数稳定性分析

从理论上定量分析机械摆和环路滤波等开环诸参数变化对速度传感反馈地震计闭环参数的影响.研究指出,在环路设计中可半自由选取的开环阻尼取值对参数稳定性有重要影响.过大或过小的开环阻尼取值均可能造成参数稳定性急剧变差,影响地震计在只标不调的状况下长期连续稳定工作.     

海岛地震台网自然因素对地脉动干扰分析

利用海南地震台网宽频带地震仪连续观测资料,分析不同自然环境下地脉动扰动信号,结果显示:在不同自然环境下,地震仪记录的地脉动扰动信号的形态、振幅、频率、扰动强度不同,其中登陆海岛的热带气旋引起的震颤信号频带窄、能量大、扰动强度较大,对地脉动干扰影响大,其次是天文潮期,远离海岛的热带气旋对地脉动干扰影响较小;不同路径、距离的热带气旋引起的震颤信号频率带一致,但扰动强度区别明显;不同自然环境对不同观测台站记录的地脉动信号均存在影响,只是程度稍有不同。     

“RSFS”反馈式短周期地震计的改进试验

回顾了“RSFS”反馈式短周期地震计前期研究和设计,通过分析电子反馈网络存在的问题,提出了新的解决方案。新方案采用深度阻尼反馈环电路,减少需要精确选配的阻容元件,具有精简装配调试工序和节约工时的优点;新方案对地震计机械部分参数精度一致性要求降低,提高了部件互换性。新方案对地震计的动态范围、幅频特性在整个观测频带内保持平直,参数一致性带来益处,并可以降低地震计的制作成本。     

COUPLAGE SOL-GEOPHONE*

The seismometer-ground system is represented by a damped oscillatory system. Relatively simple approximation formulas are derived to express the coupling between ground and seismometer. These expressions are applicable in seismic exploration. The coupling is that of a mass, suspended by a spring, to the surface that the ground would have in absence of the seismometer. It results in a low-pass filtering of the ground motion, which is due to the presence of the seismometer. This effect is expressed in a unit-impulse response. It appears that, over a sufficiently homogeneous ground and for low frequencies, one has a true coupling between ground and seismometer. To obtain a sufficiently large pass-band, a low seismometer housing-mass together with a not too small housing radius are necessary.     

模态静力非线性分析中模态选择的研究

本文应用模态静力非线性分析方法,对多个算例进行了静力非线性分析。比较分析了不同振型组合对计算精度的影响,对模态选择的参数进行了研究,提出采用模态质量参与系数进行模态选择的控制,为模态静力非线性分析方法的推广使用提供参考。另外,分析了结构基本周期对该方法计算精度的影响。