对齐误差对测试地震计自噪声的影响

本文在理论上研究了对齐误差对测试地震计自噪声的影响。指出对齐误差影响到2台仪器记录间的计算互功率谱密度, 进而影响到被测仪器记录间相干函数计算, 最终影响到被测仪器的自噪声计算。发现当存在对齐误差时, 在信噪比较高频段计算得到的自噪声水平比仪器的实际自噪声水平要高, 在一般的实际测试中可能高20 dB以上。为了消除对齐误差对自噪声测试的影响, 提出通过投影逆变换把观测记录变换到标准坐标系下, 再用变换后的观测记录来计算地震计自噪声。给出了基于以上思路和传感参数对比测试方法的地震计自噪声计算处理流程, 合成数据、 实际测试数据的处理检验计算结果表明, 本文方法可以有效克服地震计自噪声测试中对齐误差的影响。     

甚宽频带地震计自噪声测试方法对比

在河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站,对JS-120型甚宽频带地震计采用2台和3台地震计同址比测法进行同址比测。选取连续600小时观测数据样本,基于分频带概率统计法,提取自噪声优势概率典型值,分析测试结果差异。结果表明,3台法可通过互功率谱之比校正地震计之间传递函数的差异,得到的自噪声水平比2台法更低,结果更加稳定;当比测地震计之间性能存在差异时,自噪声较高的地震计会影响记录的相干性,导致其他地震计自噪声结果偏高;由于安装过程中存在不一致性,在接近二类海洋噪声频段的0.1—1 Hz频带,地震计自噪声功率谱曲线形态发生变化,且2台法表现更明显;在0.04 Hz以下的低频段,地震计自噪声水平较高,与观测背景噪声接近,在进行低噪声科学实验观测场地遴选和背景噪声水平评估时,应考虑低频段地震计自噪声的影响。     

流动宽频带地震计自噪声测试研究

分别采用双台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Holcomb双台法”)和3台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Sleeman多台法”)对CMG-3T、BBVS-120、STS-2型流动宽频带地震计进行自噪声测试研究.结果表明:Sleeman多台法因有效地规避了传递函数引起的误差,在处理流动宽频带地震计实际记录数据方面比Holcomb双台法更能有效地滤除背景噪声;在简单测试条件下,3种常用流动地震计的自噪声在0.06 ～1 Hz频带内均低于NLNM曲线,显示了相当好的噪声性能指标;在流动台阵观测过程中,地震计方位准确性以及地震计的保温防护措施是保证发挥仪器性能的重要因素.     

基于Matlab的地震计自噪声计算可视化软件设计

基于Matlab的GUI开发环境,采用三仪器法设计地震计自噪声可视化软件,通过对3台地震计同背景同时段原始波形数据进行去均值、去趋势值等一序列数据处理,并运用Welch平均周期法计算噪声功率谱密度,最终绘制完成自噪声功率谱密度曲线。选取山东省临沂市马陵山比测基地作为软件测试地点,以2组各3套地震计(STS2.5、BBVS-120地震计)观测系统作为测试样本,进行地震计自噪声分析,结果发现,STS2.5和BBVS-120型地震计UD向自噪声功率谱曲线在0.04—2 Hz频带内均低于NLNM,表明地震计噪声性能良好,从而验证了软件的可行性与准确性。     

多通道相关分析用于宽频带地震仪自噪声检测

将多通道相关分析方法用于宽频带地震仪的自噪声检测,测量分析了Reftek 130、130 B和130 S三种地震数据采集器的自噪声检测结果以及14套Reftek 130 S连接Guralp CMG-3T地震计的自噪声一致性检测结果,同时给出了地震计的三轴正交性估计.结果表明:Reftek数据采集器设置为普通增益时在0.3 Hz以上频段自噪声高于Guralp CMG-3T地震计自噪声,设置为32倍高增益时在测量频段远低于地震计自噪声;测量的多台Guralp CMG-3T地震计自噪声结果在不同频段一致性差异较大,垂直向分量0.3 Hz以下频段可作为一致性比对参考频段,采集配置选择普通增益时0.3~2 Hz频段可作为数据采集器一致性比对参考频段;Guralp CMG-3T地震计三轴正交性误差估计平均在0.5°以内.     

地震计自噪声的研究

仪器的固有噪声水平是地震计的关键技术指标。 如何降低仪器的自噪声是地震计设计中需要解决的重要问题。 本文分析了产生地震计自噪声的两个主要噪声源: 布朗热噪声和电子噪声(1/f噪声), 以及它们对地震计传递函数的影响。 分析了三种地震计所记录的地震台台基噪声, 并且通过试验来检验仪器噪声对地震计观测数据的影响。     

基于概率统计的甚宽频带地震计自噪声水平分析

使用连续1000hr的数据计算甚宽频带地震计自噪声,应用概率统计方法对计算结果进行分析,分别以单小时结果众值、单频点概率统计及分频带概率统计等3种表达方式对分析结果进行展示。通过比较分析,发现第1种方式便于异常结果溯源,但无法获取自噪声非均匀分布特征;第2种方式可以获取固定频点上自噪声水平非均匀分布的详细特征,但高概率值呈现条带分布,没有明显量级差异;第3种方式得到了对应于中心频点的且具有量级差异的高概率值,为地震计自噪声的数学数值建模提供了支持。在异常数据数量较少的情况下,异常结果在后2种方式中得不到体现。     

地震数据采集器自噪声检测研究

本文采用多通道相关分析方法测量并分析研究了国内地震观测常用的6种进口地震数据采集器的自噪声.结果表明:6种进口地震数据采集器无论在普通增益还是高增益模式下,当频带范围处于1 Hz以下时,自噪声均低于NLNM低噪声模型(灵敏度按750 V·s/m换算);在低增益模式下,当频带范围处于1 Hz以上时,各数据采集器的自噪声与NLNM低噪声模型高低交错,须根据观测目的谨慎使用;Q330HRS和Reftek-130/130S型数据采集器的高增益模式较适合测量宽频带地震计的自噪声.      

数字地震仪频响特性与地动噪声功率谱计算

地震仪系统是一种稳定的线性动力系统,其特性可由系统的幅频特性和相频特性来描述。本文结合工作实例,分析地震仪系统的一般特性及BBVS-60和CMG-3ESP地震计传递函数的特点,给出数据计算过程中的数学解释,借助Matlab出色的计算功能,绘制地震计幅频特性曲线,并得出地动噪声功率谱值,为分析地震计频响特性、地震台站勘选噪声水平测试提供参考。     

基于两道互相关模型的地震计自噪声测试分析

基于经典的两道互相关分析方法,采用Matlab软件编写加窗平均周期图法的地震计自噪声计算程序,在天津市蓟县地震台、北京市延庆县西拨子地震台对两台相同地震计进行自噪声观测实验。对比两个台站的地震计自噪声功率谱值结果,发现进行合理防护有助于得到真实的地震计自噪声功率谱值。     

速度传感反馈地震计的环路噪声输出传递特性分析

反馈地震计自身的噪声输出决定了它的动态范围下限.反馈地震计的噪声主要由反馈环内有源器件产生.速度传感反馈地震计的环路参数和滤波类型将会影响环内不同位置的噪声输出传递函数.本文分析了4种一阶环路滤波器和零阶环路滤波器对环内噪声传递函数的影响,开环阻尼D1较小的一阶极点高通、一阶零点高通和双一阶环路滤波在抑制前向通道噪声输出方面具有潜力;一阶极点高通在抑制反向通道低端带外噪声输出方面有较好的性能.     

对比法测试地震计传感参数

笔者提出使用对比法测试地震计传感参数,即灵敏度、敏感轴方向角和倾角等的方案,包括测试数据采集、测试频带选择、传感参数计算方法等,并给出参数结果误差估计方法。为了满足斜轴悬挂、UVW输出地震计参数测试需要,给出此类地震计传感参数测试方案。通过合成数据、振动台检验验证,批量地震计参数重复测试证明该测试方法精度高、可信、可靠。对比法既适用于大批量地震仪器参数测试,也适用于地震台站现场,在不影响台站日常观测情况下,对单个地震计参数进行测试,其测试条件要求不高,操作简单、快捷,是测试生产、观测中地震计传感参数的一种可行办法。     

宽频带地震计的安装

简要介绍了地震噪声的一些特点、环境因素影响宽频带地震计产生噪声的机制,并针对这些特点介绍了安装宽频带地震计的一些隔热保护方法和需要注意的事项,最后从检验系统安装与运行状况的角度,介绍了地震计的标定和台站噪声检测问题,列举了作者在宽频带测震台站建设中的工作实例.     

地震计线性误差精确测试

利用同步测试标准地震数据采集器标定电流的地震计线性误差测试方法,避免了标定信号输出电流波动对地震计线性误差测试的影响,按DB/T 21—2007规定的方法进行数据处理,并判定结果是否符合DB/T 22—2007的要求。实际测试表明,该方法测试精度可以达到0.000 5%,满足测试线性偏差小于0.01%的需要,且操作简单,无额外设备要求,可行性高,可在固定地震台站、野外等条件下使用,具有较大的应用价值。     

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。     

吉林台网测震台站监测效能评估

由于种种原因,台站地震计的固有周期、阻尼、灵敏度、观测动态范围等参数和台基噪声在运行的过程中会发生变化。本文用阶跃标定和计算观测动态范围、台基噪声功率谱的方法,得到吉林测震台网各台站地震计参数和台基噪声的变化情况,掌握吉林测震台网各台站的监测能力,为以后吉林测震台网的建设和发展提出建议。     

宿迁地震台地震监测能力分析

根据宿迁地震台地震计和数采参数、台站背景噪声等数据,结合历史地震观测数据,运用统计学计算方法,计算宿迁地震台地震监测能力。结果认为:宿迁地震台短周期台基背景噪声较大,微小地震监测能力较弱,但基本可以监测到M_L 2.0地方震,也可监测到150 km范围内周边城市M_L 2.5地震。     

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明：测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_L3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。