一种低采样数据采集设备时间精度的测量方法

提出一种低采样数据采集设备的时间精度测量方法,介绍该方法的测量原理及数据获取流程,并结合地震行业实例给出低采样数据采集设备的时间精度测量结果。本文方法可将低采样数据采集设备的时间测量精度提高到ms级,可用于输入与输出具有线性关系的地球物理观测设备数据采集器时间精度的测试。     

用时钟方波测试地震数采时间精度及系统特性

用采集时钟方波信号加以分析的方法评估地震数据采集器的授时、守时服务精度、稳定性及系统特性。将具有时钟误差日志记录的数采的时间精度测试结果与日志记录相比较，二者完全一致；用时钟方波信号实测的数采经验传递函数与用厂家提供的滤波器系数并校正滤波器时间延迟计算的理论频率特性相符。实测结果显示，由于数采守时误差变化呈非线性，即使同一型号的不同数采间，其守时能力也可以差别很大；对于不同的数采及抽取滤波器，由于滤波延迟时间校正的参考点不一致，可导致数采记录数据的时间服务存在1个采样点左右的时间差，这对时间精度要求高的研究工作是不能接受的。     

宽频带地震电磁辐射观测系统研制

为在复杂的地球电磁环境中更好地观测和辨识地震电磁辐射信号,研制了宽频带电磁辐射观测系统,包括频带为0.1 Hz~100 kHz的空间电场传感器和采样率为512 kHz、时钟同步精度优于100 ns的高速数据采集器。在云南6个台站进行实验观测,结果表明,该系统能记录到清晰的电磁脉冲波形且广域多台站同步记录到同源信号,可以利用信号细节特征和信号源位置进行地震电磁辐射信号的辨识。     

CT-1地震计传递函数测试仪的设计

将计算机控制技术应用到甚宽频带地震计的传递函数测试中。讨论了基本的测试方法和原理，阐述了传递函数测试系统的软、硬件设计，给出了测试系统的应用实例。该测试系统具有正弦波自动扫频、阶跃信号法和脉冲信号法等标定方法，满足了甚宽频带地震计的传递函数测试在观测频带、动态范围和测试精度等方面的要求。     

井下地震计信号方位角硬件校正方案设计

设计一种井下地震计信号方位角校正方案,直接对地震计的输出进行校正,使数据采集器记录到的数据即为仪器方位角符合要求时的信号。基于MATLAB程序的Simulink仿真工具箱计算结果表明,本文方案可应用于校正井下地震计方位角偏差,具有较高的可行性。     

地震前兆数据采集器的设计考虑

地震前兆数据采集器是数字化地震前兆台站的关键性设备之一，其指标、性能对前兆观测数据质量有重要影响。为了帮助用户正确使用和维护设备，详细介绍了该设备的设计考虑，包括技术指标的提出及采取的具体技术措施。     

气象雷达地物杂波抑制器

气象雷达是中小尺度天气预报的主要大气探测工具之一。地物杂波严重干扰气象回波信号的识别、影响降雨量的定量测定和雷达数据的进一步处理,本课题从经济和现役天气雷达的现状出发选用非相参三脉冲对消器来抑制地物杂波,提取气象信号。本抑制器在脉冲重复频率200Hz,天线转速3转/分,脉冲宽度2μs,波长6.6cm的713雷达上作实验,取得地物杂波抑制比大于21分贝,气象信号损失小于5分贝的结果。 本文对气象雷达地物杂波抑制器的可取方案进行简要分析,给出二脉冲和三脉冲对消器的杂波和气象信号的衰减曲线,对本课题的非相参MTI系统进行说明,最后给出外试验埸结果、分析以及今后的工作的设想。     

三通道地震波信号发生器的设计

设计了一款三通道地震波信号发生器,该发生器的整个系统由波形输出与频率脉冲计数两部分组成,其中波形输出可分别产生常规波形、存储波形和地震波形信号。应用和测试结果表明,该地震波信号发生器能基本满足应用需求。     

基于实时应用接口调度模型的扩展研究

针对实时应用接口（RTAI）的调度器是基于静态优先级调度,不支持动态调度的缺点,提出将单调速率调度算法（RM）和最小空闲时间优先调度算法（LLF）引入到RTAI调度器中,实现了静态优先级结合动态优先级调度的调度模型,扩展了RTAI调度器的实时性。最后对扩展调度器进行测试,验证了这种扩展策略是正确的。     

S变换在汶川地震前后应变变化分析中的应用

引入时频分析中的S变换方法,对姑咱台四分量钻孔应变观测曲线中出现的“压性脉冲”和“潮汐畸变”异常信号进行分析。结果表明,在背景信号的基础上,周期约10~60分钟的信号在汶川地震前开始大量出现,震后逐渐衰减;能量最大的信号仍然是背景信号,其能量幅度随地震发生时间的临近而增大,震后逐渐减弱。     

零漂改正对中国地壳运动观测网络重力数据处理的影响

基于中国地壳运动观测网络2000年流动重力观测数据,分析18台LCR-G型相对重力仪的零漂特性。结果显示,重力仪零漂率在某些时段变化较大,最大达10 μGal/h以上。根据重力仪零漂改正的不同处理方法,利用传统平差模型与改进模型对观测数据进行平差计算,并对结果进行比较。在相同先验中误差的情况下,传统平差模型的后验中误差为39 μGal,重力值平均精度为26.5 μGal,而改进模型的后验中误差为16.5 μGal,重力值平均精度为11.2 μGal,远高于传统平差模型。在数据预处理阶段按闭合观测分段进行零漂改正,可以有效消除重力仪零漂剧烈变化的影响,明显优于将仪器零漂率当作固定参数的计算方法。     

泰安地震台重力异常信息提取初步分析

介绍了泰安台PET重力仪不同运行状态的情况,通过对比甚宽频带数字地震仪对掉格异常进行初步判断,同时对观测数据的主要干扰因素进行剔除,提取相对客观的重力观测趋势信息。结果发现,泰安地震台重力仪在2013-09~12、2014-02~04两个时间段存在趋势漂移负值异常。     

上海夏季雾霾的影响因素研究

由于对流层中气象因素变化剧烈且蕴含大量的水蒸气和颗粒物，雾霾的发生也极易改变卫星信号的传播路径，从而导致对流层延迟发生变化，因此重点研究气象因素与雾霾之间的相关性问题。通过上海市2016年62 d(DOY 153～214)的大气中污染物含量资料与天顶对流层延迟比较分析发现，大气中每种污染物含量基本呈现相似的走势，天顶对流层延迟随PM2.5含量增加而增大，且在日值数据的比较中发现，上海夏季的PM2.5含量与气压、气温和相对湿度成正相关关系，与风速、降水量呈负相关关系。     

CG-5型重力仪漂移特性与分时段平差处理

详细分析了4台CG-5型重力仪的静、动态漂移特性，结果发现，单次的静态测试结果中，CG-5型重力仪静态漂移呈很好的线性上升趋势，但划分不同时间尺度，每个时间段的仪器漂移率仍存在一定差异。同时，静态漂移率也存在长期变化的特征，不同测期CG-5型重力仪的漂移率差异较大：刚出厂时，CG-5型重力仪的漂移率变化幅度较大；随着时间变化，幅度逐渐减小，最终在一定区间内震荡。4台仪器的动态漂移率与仪器空间变化关系不密切，但仪器间的漂移特性在静态漂移率的长期变化、上下山的动态实验和单个测期各测线的动态漂移率变化中都表现出较为一致的变化趋势。基于以上认识，采用分时段平差的方法对观测数据进行分段漂移改正，改正后各台仪器和总体的联测精度指标均有所提高。     

十三陵地震台gPhone重力仪的仪器性能与水文响应分析

对安置于十三陵地震台的两台gPhone重力仪(109、118号)在2013-04~08的连续观测数据进行潮汐分析和提取重力残差处理。结果表明,gPhone重力仪监测到降水导致μGal量级的重力变化;gPhone重力仪获取的二阶重力残差变化与距离十三陵地震台15km的沙河地震台静水位变化之间存在4d左右延迟的正相关对应关系,显示了地下水位观测对重力观测解释的必要性。因此,有必要对我国的连续重力观测网补充地下水位观测,提高连续重力观测的数据处理精度。     

西天山地区重力场变化与地震研究

基于2013~2015年西天山地区流动重力观测资料,结合区域地震目录,分析研究区域重力场时空变化与地震的关系。结果表明：1）重力场变化反映出西天山地区是构造运动活跃的地区,重力场变化的“增强-减弱-增强”过程与区域地震活动趋势的“活跃-平静-活跃”相对应,西天山区域重力场变化与塔里木板块北漂旋转相关。2）西天山地区震中多出现在重力变化接近为零的断层附近,震中附近重力变化较为剧烈,震中区水平梯度方向接近该区域断层走向。3）西天山区域地震前,跨断层测段剖面出现转折图像。     

基于LSTM的缝洞型油藏水淹异常模式识别及预警

大缝大洞的存在和频繁的工作制度导致缝洞型油藏含水率变化特征多样,暴性水淹预警难度大。针对传统预警方法存在的时滞性问题,采用K线理论刻画含水率生产指标变化趋势,总结出充沛型、突破型、反转型等水淹前异常模式;由于循环神经网络能够刻画生产数据间的长程相关性,采用基于循环神经网络的长短期记忆网络（LSTM）自动识别水淹异常模式特征实现暴性水淹预警。仿真实验表明基于LSTM的水淹异常模式识别模型通过变换数据尺度,较好地捕获暴性水淹前数据的整体变化趋势,识别精度明显优于支持向量机、朴素贝叶斯等模型。K线理论刻画的各类异常模式有效解决了传统预测的时滞难题,提前1~3周实现水淹预警,可以为缝洞型油藏水淹预警研究提供新的研究思路。      

时间序列的趋势转折点提取算法及应用研究

针对时间序列趋势转折点的提取,提出一种基于矢量转角和极值点相结合的改进算法,并应用到地震观测资料的分析中。结合地震对应规则,对山西断陷带北部小磨流动水准XM₁-XM₂测线的地震预测效能进行评估。结果表明：1）该算法可用于时间序列趋势转折点的自动提取,提高了人工判别的工作效率,实现了转折点的定量化识别;2）从数据统计的角度考虑,该测线与200 km范围内M4.5以上地震有较好的对应关系,预测效能评估结果R=0.63（R₀=0.43）;3）2000年以后该测线的地震虚报率较高,分析认为可能与远场强震引起的应力变化有关。     

高分辨率电子倾角传感器HRTM的倾角漂移和固有频率研究

电子倾角传感器普遍存在倾角漂移和输出数据跳变的现象,检测倾角传感器的倾角漂移规律和数据跳变的固有频率可以有效改善倾角传感器的数据质量。基于高分辨率电子倾角传感器HRTM（very high resolution tiltmeter）的工作原理,分析影响倾角传感器倾角漂移的因素,设计检验倾角传感器输出数据固有频率的实验平台,提出基于傅里叶变换的固有频率检测方法。基于地下室恒温环境下采集的10 h数据进行实验,结果表明,该传感器的倾角输出数据存在明显的倾角漂移和输出数据跳变现象,倾角漂移与仪器内部温度高度线性相关,x轴、y轴跳变的固有频率分别为2.773 Hz和2.813 Hz。