便携式节点地震仪数据采集和处理技术进展

地震学方法在地球物理的研究中占有重要的地位,便携式节点地震仪凭借着其灵活性、低价格、高效率等特点越来越多地出现在地球物理探测领域.本文基于已有的便携式节点地震仪应用实例,对数据采集流程和数据处理技术进行了简要介绍,还阐述了其在主动源与被动源数据采集中相比于传统采集的差异和优点.相比较宽频带流动台阵,便携式节点地震仪观测形式的主要特点是短周期密集台阵方式.近年来,便携式节点地震仪的短周期密集台阵观测在利用被动源地震开展深部结构探测的应用越来越广泛.本文就SPAC、HVSR、背景噪声成像及接收函数四种方法在节点地震仪的应用中进行了评述,分析了几种处理技术的原理和特点,最后探讨便携式节点仪器相比宽频带仪器的优缺点,为未来发展灵活地震采集技术提供一点参考.     

基于ADS1281的单通道无缆存储式地震仪的设计

针对高精度地震数据采集的需求,设计并实现了一种单通道无缆存储式地震仪.为了提升系统在噪声,动态范围,功耗等方面的性能,该地震仪采用了32位模数转换芯片——ADS1281,结合STM32、GPS模块、SD卡等单元,可以实现32位地震数据采集以及自存储.该仪器采用单站单道,独立存储,集中回收的工作方式,以提高地震数据采集系统的数据可靠性以及整个采集系统的道数扩展能力.最后,通过测试实验验证了仪器的功能.     

阵列式光纤地震仪在西藏易贡湖地区的浅层探测实验研究

随着野外观测数据的累积和地震成像技术的发展,对地球内部结构的探测范围越来越大,精度越来越高.利用新的技术手段获得更多的观测数据,不仅填补了研究区观测数据的空白,还有助于提高地下结构的探测精度.利用光纤地震仪耐极端环境和易于布设等优势,本研究使用自主研发的阵列式光纤地震仪在西藏易贡湖地区进行野外试验,首次获得了青藏高原地区主动源和背景噪声的光纤地震数据(包含一条水下测线的数据).利用背景噪声成像手段得到了易贡湖岸近地表S波速度结构,但未获得湖底的速度结构.经分析认为,湖水的流动对架设于湖底的探头造成了干扰.本次试验初步验证了阵列式光纤地震仪在极端野外环境中(尤其是水下)进行数据采集的可行性,为未来在极端环境下的数据采集提供了新思路.     

地震台阵流动地震仪的检测与标定方法研究

流动地震仪组成的台阵观测系统已经成为地下结构、物性探测的基本工具,高质量观测数据的获取是以地震仪的性能为基础的。本文结合中国地震科学探测台阵系统建设与维护实践,介绍了科学探测台阵系统采用的几项检测标定技术,包括超低频振动台标定、仪器一致性组网检测、白噪声标定和现场快速仪器检测,形成了一套适合地震流动台阵仪器的检测标定方法,并在观测实践中获得较好的应用。     

福建省区域地震前兆观测技术系统及特点

本文根据福建地震前兆观测台网技术系统的观测仪器、观测类型、数据格式、数据库结构等说明其观测技术系统的特点,特别对数据格式及数据库结构进行了技术分解;并结合福建地震前兆台网的实际情况对台网的统一观测技术平台提出了设想。     

被动源海底地震仪数据预处理技术构建与应用

被动源海底地震仪(OBS)探测是海洋深部结构研究的重要方法之一.受投放区洋流、海底地形崎岖,以及海底温压环境等多种因素影响,OBS数据预处理面临时钟漂移,姿态及水平方位角偏差等问题.本文基于国产OBS硬件结构特点与其观测数据特性,针对仪器姿态校正、时间校正和水平方位角校正三个关键环节构建技术解决方案.通过硬件架构特征构建仪器姿态校正方案;结合仪器记录的石英晶振特点和背景噪声互相关方法提出时间校正技术;基于最小化P波切向分量能量和P波主成分分析两个技术方法进行水平方位角校正.上述预处理技术体系在苏拉威西海域被动源OBS数据预处理中取得了良好的应用效果,综合背景噪声水平与地震信号的时频分析结果,表明该预处理技术能有效提高被动源OBS观测数据质量,为进一步的科学研究奠定坚实基础.     

地震科学探测台阵无线监控技术

地震科学探测台阵是开展地震学综合研究的大型野外观测系统,可根据观测目的布置在一定区域内进行连续观测。其特点是数量大、分布广,台站工作状况易受外部环境的影响。实际工作中迫切需要掌握流动地震仪的工作状态,而人工巡台工作量大,时效性不能保证。流动地震仪器工作状态的监控对于野外流动观测具有重要意义。我们采用虚拟网络（VPN）技术,通过无线（CDMA／GPRS）通讯方式组成局域网,实现了科学探测台阵总控中心一流动监控中心一观测仪器间的实时通讯,可方便、快速地对大量流动观测台进行实时监控和数据传输,显著提高了远程仪器维护的工作效率,便于提高观测质量。     

汶川地震断裂带科学深钻井孔附近微震观测问题及微震数据转换

为了配合汶川地震科学深钻,弄清楚钻孔附近浅层的断层面结构,中国地震局地球物理研究所分别在四川省绵竹市天池乡和四川省绵阳市南坝镇布设15套南非矿山地震研究所(IMS)生产的矿山地震仪.分析矿山地震仪天然微震监测中仪器布设、数据采集和数据处理等方面遇到的问题,介绍与该仪器对应的数据的文件格式,并实现该数据与通用地震数据格式SAC二进制格式的转换.     

汶川M_S8.0地震的强余震流动观测

2008年5月12日汶川大地震发生后,中国地震局迅速组织开展了强余震流动观测,沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器.在观测期间发生了万余次余震,流动观测台网获得了2000多组3分量的强余震记录.本文介绍了流动观测台布设的技术方法与关键步骤,初步处理了2008年5月25日青川6.4级最大余震的地震动记录,并分析了此次地震动衰减特征.此次流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的,其获得的余震地震动记录可为进一步的科研工作提供宝贵的基础资料.     

江苏省数字化前兆观测台网气象资料分析

地震预报水平的提高，必须建立在可靠的观测资料基础之上。随着计算机技术、数字通讯技术、数据采集技术的飞速发展，地震观测资料无论从观测精度、采样率，还是传输速度上都有了极大的提高。江苏省数字化地震前兆观测台网经过“九五”的建设，目前已初具规模，共建成了12个数字化前兆观测台站。这些数字化前兆台站为江苏地震研究提供了丰富的信息。但同时也带来了一些新问题，例如，与使用了十多年、甚至几十年的模拟观测量之间有何差异，高采样率带来的一些高频干扰成分如何剔除，这些都需认真分析研究。本文选取了2000年7～10月气象三要素(气温、气压和雨量)的数字化观测记录进行了分析，期望对同行在使用这些仪器的观测资料时能提供一些有益的帮助。     

噪声环境下宽频带与短周期地震仪观测资料对比分析

短周期密集台阵观测是目前开展深浅部地球物理探测的一种低成本、高环保、高效率的地震学手段,目前处于蓬勃发展的重要阶段.为了对短周期地震仪的观测资料有一个全面认识,本文选择接近野外噪声的观测环境,对短周期和宽频带地震记录仪的观测资料进行了系统时频分析和对比.结果 表明:短周期地震仪虽存在仪器频带宽度的限制,但对于观测到的天然地震和背景噪声,在选择合适的滤波器条件下,其观测与宽频带地震仪有较好一致性.本文将两种仪器记录的远震波形进行了接收函数计算与分析对比,结果也表现出较好一致性.本文结果表明传统地震学探测地下结构的方法在合适的频带范围内也可应用于短周期密集台阵资料.该研究对于密集短周期台阵数据的应用具有一定参考价值.     

美国的地壳形变测量及其在地震预报中的应用

本文介绍了美国在地震预报研究中所采用的各种观测地壳形变的技术(包括常规大地测量技术、空间技术及连续观测技术)、形变网的布设与观测结果的分析、皮农弗拉特观测台站、与地震有关的地壳形变理论方面的研究结果及通过观测地壳形变预报地震的现状。     

改进美国的地震研究

研究地震,需要观测地震的台站。为了进行有效的观测,这些台站必须利用可得到的最新技术。美国已经制定了一项达到这项目标的计划。美国定量地震学中的第一个大进展出现在1887年。这年在加州大学(伯克利)和里克(Lick)观测台首次安装了固定地震仪。地震图大大促进了地震波的研究,并且是解释北美构造和勘探矿物和石油的一个关键。近代改进第一代观测台的首次尝试出现在     

海底地震仪实用技术探讨

海底地震仪(OBS)广角地震探测技术已广泛应用于研究边缘海和大洋深部构造,与多道地震相比,其优势主要在于OBS通常使用4个分量,可以记录转换剪切波(S波);另外,在作业时还可以同时记录到天然地震.但对于不同科学目标(如洋陆过渡带或拆离断层)和不同工区(2D剖面或3D工区),其野外数据采集、室内数据处理、模型正反演及其误差分析都有差异且较为复杂,规范这个过程十分重要.本文根据多年的实际经验,结合2010年西南印度洋中脊开展的OBS地震试验的某测线数据采集、处理和模型正反演过程,详细介绍了OBS地震调查的海上作业(仪器投放,炸测和仪器回收)、数据处理(炮点和OBS位置校正,钟漂校正和滤波技术)、建模反演(RayInvr正演模型和阻尼最小二乘法反演)和模型分析评价(误差统计,模型分辨率和不确定性测试)的方法和流程,并总结了提高OBS回收率、数据处理、震相识别、2D与3D工区模型参数化、确定模型分辨率及其不确定性的实用技巧.     

MC1微功耗宽频带数字地震仪

介绍了一种完全自主研发的新一代数字地震记录设备——MC1微功耗宽频带数字地震仪. 它的最大的特点是系统功耗小于300mW，体积小、重量轻、成本低廉，非常适合于天然地震的野外流动观测，也可应用在人工地震和工程地震等其他领域.     

汶川MemSsub8.0地震的强余震流动观测a

2008年5月12日汶川大地震发生后,中国地震局迅速组织开展了强余震流动观测,沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器．在观测期间发生了万余次余震,流动观测台网获得了2000多组3分量的强余震记录．本文介绍了流动观测台布设的技术方法与关键步骤,初步处理了2008年5月25日青川6.4级最大余震的地震动记录,并分析了此次地震动衰减特征．此次流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的,其获得的余震地震动记录可为进一步的科研工作提供宝贵的基础资料．      

基于eCos的海底地震仪嵌入式软件系统

针对海底地震仪在文件存储,数据通信等方面的观测要求,在海底地震仪的研制中引入了eCos（Embedded Configurable Operating System）系统,开发了基于该系统的具有数据采集、文件存储、仪器状态控制、网络数据通信、无线通信等功能的海底地震仪控制软件.本文在对海底地震仪的系统结构和工作模式作简要说明的基础上,重点介绍了eCos系统构建过程,海底地震仪控制软件的结构,指出该软件系统可有效地提高海底地震仪观测系统运行的稳定性和可靠性.     

DAS型轻便数字地震仪在野外观测中的运用及注意的有关问题

DAS型轻便数字地震仪是近年研制开发的新型地震仪器，与以前的模拟地震仪器相比较具有分辨率高，动态范围宽，体积小，重量轻，便于野外流动观测使用，了解掌握该仪器的使用方法和应注意的有关问题，是对每个野外仪器操作人员的最基本要求。     

基于实时数据传输的宽频海底地震仪

介绍了由中国科学院地质与地球物理研究所自主研发的基于实时数据传输的宽频海底地震仪.其在继承了原有沉浮式OBS体积小、重量轻、宽频带等优点的基础上,具有接口灵活、时钟精准、监测数据可靠实传、系统健壮可自恢复、在线升级的特点.仪器可作为各种海底观测台网的子节点并可单独使用,为实现对海底地震监测、海啸预警等长期观测提供有力支持,从而达到对其进行长期评估和实时预警的目的.     

高性能地震数据采集方案构想

大动态宽频带观测一直是地震观测中追求的目标,因此“十五”期间在很多台站布设了动态范围大线性度好的宽频带地震仪,但这似乎还不能满足现实需要,比如,2008年的汶川地震,使得千里之外的宽频带地震仪都因为动态范围不足而出现了限幅问题.就当前中国的现状来看,地震计的动态范围(140dB以上)比地震数据采集器的(130 dB左右)大,所以在这里主要针对数据采集器进行了研究,争取达到26位的分辨率、±15V的满量程以及145 dB以上的动态范围,以缓解/消除大地震到来时观测仪器易出现的幅度受限问题.