用叠加正弦信号标定地震计的方法

为了解决地震计正弦标定应用中存在的问题,引入了叠加正弦标定方法。当采用此方法测试地震计时,响应信号是连续的,而且瞬态响应仅在整个响应信号的开始部分出现,几乎整个响应信号都能被用来分析;在进行数据处理时,只需避开整个响应信号开始部分的瞬态响应,容易用软件实现数据自动处理。本文介绍了叠加正弦标定的基本原理、实验步骤、数据处理方法以及采用此方法对地震计进行测试的实验。实验发现此方法测试的相对误差小于1%。     

高斯牛顿迭代法在地震计传递函数计算中的应用

介绍了利用地震计对阶跃电流标定或稳态正弦电流标定的响应波形获取地震计传递函数的方法。对阶跃标定电流的响应波形进行傅立叶变换(FFT)和扣除阶跃信号频谱的运算获得地震计的幅频特性;从稳态正弦标定电流的响应波形可直接提取幅频特性,然后用高斯牛顿迭代法拟合出地震计传递函数的各个系数。该方法的最大优点是只需要已知幅频特性或其有限离散点的数值就可以拟合出地震计的传递函数,较目前常用的需要同时已知幅频和相频特性的拟合方法更为方便和实用。     

时频联合分析地震计正弦标定数据

介绍短时傅里叶变换,分析地震计正弦标定信号的特点,提出基于时间域和频率域联合分析正弦标定波形组起始点的方法,可以准确找出每组正弦标定信号的频率和振幅,计算地震计的速度响应灵敏度。     

时频联合分析地震计正弦标定数据

介绍短时傅里叶变换,分析地震计正弦标定信号的特点,提出基于时间域和频率域联合分析正弦标定波形组起始点的方法,可以准确找出每组正弦标定信号的频率和振幅,计算地震计的速度响应灵敏度。     

地震计传递函数的精确测定研究

数字地震观测系统中地震计传递函数的测定对于观测数据在地震学中的解释和应用是非常重要的。本文详细地研究了对地震计传递函数测定的一些基本问题。具体的内容和结果如下 :分析了 FBS-3 A型等宽频带地震计的基本原理、零极点的分布和频率特性。结果表明FBS-3 A地震计低频段的频率特性主要由机械结构和反馈电路共同决定 ,高频段主要由电子电路来决定。本文对宽频带地震计的频率特性测试是在地震计的低频段进行 ,对于地震计高频段的频率特性采用理论分析计算获得。比较了常用的测试信号 ,如稳态正弦信号、阶跃信号、脉冲信号、高阶脉冲…     

地震计阻尼和自振频率的频域测定

利用地震观测系统中的阶跃标定响应记录 ,在频域基于阶跃信号的幅频特性确定地震计的阻尼常数和自振周期。介绍了该方法的原理 ,采用非线性最小二乘拟合方法和具体的实际应用     

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。     

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。     

电磁式地震计信号线圈标定法

一种电磁式地震计简单而又精确的标定方法得到论证，即从信号线圈释放一阶跃电流信号，同时把信号线圈切换到记录器，以记录其响应。本文研究一种理论，即分析响应的系统识别输出，求得地震计有阻尼的发电机常数、谐振频率及阻尼系数。整个标定只需知道地震计的质量和所施加的电流。     

负电阻反馈式地震计的自标定技术

针对负电阻反馈式地震计缺乏标定线圈无法进行现场标定的问题,研制了一种可内置于地震计内部的相对标定系统,该系统在信号线圈内接入阶跃电流,通过电磁感应对摆体施加阶跃加速度激励,测量仪器的暂态响应输出求解得到地震计的传递特性.文章首先推导和建立了自标定模型,设计和制作标定电路,采用L-M法求解地震计的传递函数,分别对三台样机进行了自标定和振动台标定实验.实验表明两种标定方法的结果较为一致,相对误差在5%以内,证明了这种自标定技术的有效性,实现了该类型地震传感器的灵活标定.     

伪随机信号标定DD-1地震计

DD-1地震仪是我国台站目前使用广泛的短周期地震记录仪器,地震计是地震仪器系统中重要的拾取地面震动的传感器。因此能迅速有效、而且是作为“不脱机的”标定地震计,在实践上和理论研究上都是很有意义的。本文通过一个实地试验,扼要地说明使用二元伪随机信号能很好地标定在20Hz范围内、频率分辨率达0.1Hz的DD-1-08~＃地震计的幅频特性和相频特性试验过程和结果。     

RSDA-1型24位水库地震数据采集器的标定系统

RSDA-1型24位水库地震数据采集器中标定系统是测定地震计和参数的关键工具,是评判台站每天工作状态是否正常的评判手段,是标定系统特性的必须环节.根据地震计和台站不同需要,需在采集器中设计4种标定信号,即脉冲标定、正弦标定、伪随机信号和高阶脉冲信号.本文主要介绍标定系统及4种标定信号在24位地震数据采集器中的设计和实现.     

台阵地震计程控化正弦标定系统设计

为满足台阵地震计标定要求,通过对程控化标定测控仪和标定测控软件的研究,采用一种适用于台阵地震计的程控化正弦标定方法,对中国地震局地球物理勘探中心负责管理的台阵地震计进行标定。台阵地震计标定实验结果显示,采用程控化正弦标定方法,在缩短标定时长、提高标定效率方面具有显著效果。     

基于能量耗散的重力坝地震响应时频特征分析

为了从能量角度研究重力坝地震响应的时频特征,在重力坝非线性动力分析基础上,探讨了重力坝地震过程中振动能量的时域耗散机制;采用小波频域多层次分解技术研究了其动响应的分频段能量特征,得到了坝体典型位置动响应分频段振动能量随高程的变化规律.通过分析发现:结构地震能量耗散为时域上不可逆的增加,坝体损伤集中出现在地震过程的某个时间段,地震动峰值后坝体损伤状态基本稳定;小波分解可以较全面地描述结构动响应能量的分频段特征.对于本文算例,在坝踵和上游折坡附近,重力坝地震响应的振动能量以4～8 Hz频段为主,这与输入的地震信号分频段特征一致;而坝顶附近则以1 ～4 Hz的振动能量为主,高频能量分量的比重随高程增大而逐渐减小.     

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.     

MS≥6.0地震引起的永安井水位同震响应特征研究

利用永安井秒采样水位仪记录到的地震波形数据,与CMG-3ESPC-60地震计比较,对井水位同震响应特征、响应能力、地震波加载响应等方面进行分析。结果表明：秒采样水位仪也可记录到地震体波（P波、S波）和面波R,面波频散现象清晰,较好反映地震波作用过程及震源破裂过程中能量的释放;井水位对近场地震和远场地震响应程度存在差异,其同震响应能力与震级、震中距无必然联系;同CMG-3ESPC-60地震计相比,二者都存在明显周期信号,面波频段波幅变化最大,为主要中心频率,与CMG-3ESPC-60地震计速度值积分振幅谱谱形态一致,也具有较宽频带,但低于CMG-3ESPC-60地震计。     

基于welch功率谱估计的地磁GM4秒数据频段分析

基于welch算法的经典功率谱估计对新疆区域内乌鲁木齐台、喀什台和且末台的3台GM4磁通门磁力仪磁扰日时段的秒数据进行分析。实验首先分别对3台GM4秒数据的高频数据进行FFT分析,磁扰日时段3台GM4秒数据受磁扰较为明显的频段均集中在0. 005～0. 025 Hz,此频段内振幅较大,突跳点较多。实验基于welch算法的功率谱估计对3台GM4秒数据进行功率谱分析,频率域采用受磁扰较为集中的频段,结果表明:3台GM4秒数据受到的干扰主要为地磁场的高频部分,干扰的频段范围集中在0. 002～0. 006 Hz内,H分量数据波动较大,在该频段内数据曲线出现毛刺和高频震荡现象; D分量在此频段内有轻微波动; Z分量数据整体较为平滑,受扰最小。     

差容式地震计机械摆结构分析与优化设计

地震计可对地震信息进行实时采集与记录,在地震预测和地震灾后监测中发挥了重要作用。本文针对差容式地震计机械摆固有频率高的问题,采用有限元分析软件ANSYS建立机械摆有限元模型,对关键结构十字簧片进行静态和模态分析,并对簧片形状进行拓扑优化设计。采用正弦标定法对优化前后机械摆固有频率进行测量。试验结果表明:优化后实际机械摆固有频率降低了17%,由5.3 Hz降为4.4 Hz,证明了优化设计的可行性。     

FBS-3A型反馈式宽频带地震计电流标定方法研究

随着时间的推移和环境条件的缓慢变化，地震计各部件的性能参数会有所改变，及时了解这种变化并加以控制和调整，有助于提高地震计输出结果的可信度．所以，一台地震计无论在交付使用前，还是在使用过程中，都需要进行标定．目前，比较常用的标定方法有方波电流标定和正弦电流标定．本文从系统分析的角度出发，在分析得到地震计传递函数的基础上，将方波电流标定和正弦电流标定过程进行理论抽象，进而在复频域对两种电流标定过程进行仿真推导；并在此基础上，讨论了方波电流标定输出曲线与地震计固有参数之间以及正弦电流标定的稳态输出与标定电流之间的关系，并且论述了两组特定频率正弦电流的标定输出之间的关系．最后，作为理论分析在实践中的具体应用，给出了两种电流标定过程在实际工作中的应用方法．本文旨在阐明两种常用的电流标定方法的物理意义，对地震计的调试及应用有积极的参考作用．      

可控震源匹配扫描方法研究

常规的可控震源Chirp扫描信号的地震响应存在着相关信号旁瓣大、分辨率低的缺点;用二元伪随机编码信号作为可控震源的驱动信号,地震响应剖面中存在严重的相关噪声,降低了地震记录的信噪比.本文提出的可控震源匹配扫描方法,利用匹配伪随机序列偶调制正弦载波信号作为可控震源驱动信号进行扫描激发,得到两个匹配的原始地震记录,对两个匹配的原始地震记录分别解码后再进行叠加形成最终的综合解码地震剖面.地震数值模拟的结果表明,该方法基本不存在常规Chirp扫描情形的旁瓣效应,可有效避免m-序列编码扫描情形的相关噪声,其最后形成的综合解码地震剖面可以与脉冲震源的炮集记录相媲美.