基于背景噪声的烈度仪、强震计及地震计性能对比分析

通过在陡河地震台架设地震计、强震计及烈度仪3类仪器进行同台址观测,对记录的背景噪声进行RMS值、功率谱的计算和傅里叶谱分析,总结3类仪器的记录波形特征,对比分析3类仪器的地震监测能力。研究结果显示:宽频带地震计可以对背景噪声在全频率域内进行有效完整的记录;强震计只能对大于0.1 Hz的天然噪声进行有效记录;而烈度仪的记录则完全是仪器自噪声,其无法有效记录地脉动。     

强震动观测仪器面临的机遇和挑战

本文介绍了国内外强震仪、力平衡加速度计、烈度计、MEMS加速度仪等强震动观测仪器的发展历史与现状,概述了强震动记录中典型异常波形产生的原因和力平衡加速度计的仪器响应误差及校正,建议了解决强震仪器缺陷的措施,分析了强震仪在强震动观测发展中面临的机遇和挑战。研究结果如下:① 进行强震动记录异常波形的研究是有针对性改进现有强震仪存在问题的很好途径;② 早期数字强震仪（力平衡加速度计频带范围0至30Hz）获取的强震动记录应进行仪器校正;③ 应跟踪强震动观测新方法和相关领域新技术,发展MEMS加速度仪和光纤加速度仪等新型仪器。     

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。     

力平衡式加速度计仪器响应误差的校正方法

本文通过对数字强震仪系统使用的力平衡加速度计的仪器响应误差进行分析,提出了一个校正仪器响应失真的处理方法(微分-微分方法),即对未校正记录做低通滤波后运用近似理想微分器做两次微分得到校正加速度记录。针对大亚湾核电站地震仪表系统(K IS)给出了仪器校正示例,并编制了相应计算软件。该方法适用于我国强震动台网数字强震仪获取的加速度记录的仪器响应误差校正处理。     

六安地区BBVS-60与KS-2000宽带地震计系统性能分析

通过对六安地区BBVS-60与KS-2000地震计系统记录台基噪声功率谱密度计算,和正弦标定数据处理,尤其通过对仪器系统记录地震震相分析,比较两种类型宽频带地震计系统的性能差异,为台站地震记录震相分析与仪器维护提供技术支持.     

基于强震观测的拱坝模态参数识别的对比研究

大坝的强震观测是传感器测量的结构在地震激励下实际的振动反应。基于强震观测进行混凝土拱坝模态参数识别,可为结构的抗震分析、健康诊断和震损评估等提供基础。本文基于Pacoima拱坝的3次地震观测数据,分别采用"输入-输出"型和"仅考虑输出"型两类方法对大坝的模态参数进行了识别,并对不同地震记录下,不同方法的识别结果进行对比。同时,结合国内外不同学者通过数值计算、大坝原型动力试验和运行模态分析等方式得到的Pacoima拱坝模态参数识别的结果,分析了基于强震观测的模态识别结果与上述方式获得的模态参数的差异,并分析了差异产生的原因。相关的研究成果,可为后续的研究提供参考。     

海底地震仪自噪声分析

海底地震仪是海上观测天然地震的主要手段,仪器所记录到的噪声分为环境噪声和仪器噪声。本文利用2018年9月3日—2019年7月1日期间浯屿岛海底地震观测台所采集到的数据,对海洋环境下的强震型海底地震采集站和宽频带海底地震采集站进行仪器自噪声分析,利用两道互相关模型,采用加窗平均周期图法计算功率谱,通过1/3倍频程积分作平滑处理,得到仪器自噪声功率谱密度图。对比分析相同型号仪器的自噪声功率谱,发现相同仪器的自噪声变化趋势一致,但自噪声大小有差异,且这种差异对于不同仪器、相同仪器的不同分量也存在不同。     

力平衡加速度计强震记录仪器误差的校正

数字式强震加速度仪,例如美国Ｋｉｎｅｍｅｔｒｉｃｓ公司生产的ＰＤＲ－１、ＳＳＡ－１、ＳＳＲ－１型强震仪和我国生产的ＳＣＱ－１型强震仪,这些强震仪的拾振器都选用了力平衡加速度计（如ＦＢＡ－１或ＲＪＬ－１型）．我国使用上述数字式强震仪已经获取了较多强震记录,但在强震记录数据处理方面,力平衡加速度计强震记录仪器误差校正问题目前尚无解决办法．本文在简要回顾力平衡加速度计工作原理的基础上,利用振动反应数值分析连锁公式的反演算法,提出一种仪器误差校正的方法,并给出实际算例．     

用相关分析法检测两种地震计性能及记录数据差异

阐明利用同点记录数据相关性检测两种地震计性能及记录数据差异的方法,并用两台经过测试且性能相同的FBS - 3B型地震计进行验证,最后用该方法检测了STS -2、KS - 2000型地震计的高频段性能及记录数据差异.     

两种宽频带地震计高频段性能及记录数据差异的对比研究

通过对比两种宽频带地震计FBS-3和KS-2000 的结构,认为两种地震计在检测上限附近的高频段记录数据存在差异,并以合成地震动为输入,用模型验算方法证实了这一结论.     

JCZ-1T超宽频带地震计LP垂直通道记录的固体潮特征

JCZ-1T超宽频带地震计具有全频带覆盖特性,其低频端输出延伸到固体潮汐,利用地震计LP通道的垂直分向观测数据,经过处理获得有关的固体潮资料,通过对记录信号的频谱分析对其有了初步的认知。JCZ-1T超宽频地震计LP加速度垂直通道记录的观测信号以固体潮汐信息为主,用该仪器观测可以获取与地震相关的综合观测数据,分析JCZ-1T记录波形叠加的的固体潮信息有着重要的实际意义,通过对资料处理运用,可以与传统前兆仪器结合观测,拓展其研究应用领域,更好的服务于地震科学研究。     

基于Hi-net速度记录计算地震反应谱

强震仪和测震仪均能记录地面运动,强震仪输出的加速度记录主要用于分析结构地震反应,测震仪输出的速度记录常用于确定地震信息.由于这2种记录均描述地面运动,且覆盖结构地震反应分析所需频带范围,速度记录能否用于计算结构地震反应引起了人们的关注.为分析开源Hi-net速度记录用于计算结构地震反应时的精度,作者选取同台记录的加速度...     

重力仪与宽频带地震仪地震波信号分析及其在异常判定中的应用

以2011年3月11日日本东北M_S9.0地震和2013年11月23日3个典型地震(近震、 远震、 深远震)为例, 对泰安地震台JCZ-1甚宽频数字地震仪及LaCoste-PET重力仪的地震波信号进行频谱分析. 结果表明, 由于两套仪器的设计频率响应范围各有侧重, 其对地震波信号的采集能力也有所差别, 信号频谱分布也有所不同, 即地震仪卓越周期较重力仪偏小, 谱能量向高频方向集中, 而重力仪的频谱分布平坦且较地震仪响应周期大. 地震仪和重力仪对长周期地震波信号的响应仍有对应性和可比性, 对1 s以上的地震波信号均有响应, 对远震波形记录有较好的一致性. 宽频带地震仪和重力仪对地震波响应的特性, 为重力观测中阶变突跳等异常变化性质的判定提供了物理学指标, 对形变观测中可能出现的地震前兆异常的认识及判定具有重要意义.      

地震台站标准化中地震计防震加固装置试验分析

本文根据地震观测台站标准化对地震计等专业设备开展防震加固的要求, 对地震传感器加装防震装置后开展振动台测试与台站观测数据一致性分析。 振动台测试结果表明在振动台面出现PGA大于103.2 cm·s^-2时, 地震计出现了明显位移现象, 因此, 建议地处场地烈度大于Ⅶ度区台站地震计须加装防震装置; 我们采用平方相干方式对台站观测数据进行一致性分析, 通过频域与时域对近震和远震记录进行对比, 发现加装防震装置与未加防震装置地震计系统一致性无明显差异。     

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.     

钻孔倾斜仪高频实验观测数据的初步分析

利用测震数采器对昌平台CZB钻孔倾斜仪开展了100次/秒的高频采集实验,记录到了可靠的观测资料,其中蕴含的地震信息也更加丰富。同时利用十三陵台测震资料与昌平台钻孔倾斜高频观测资料进行对比分析,结果表明:两种仪器都记录到了地震波响应,但由于频响特性差异,钻孔倾斜仪记录的地震波所对应的P波震相较弱;通过频谱分析估计钻孔倾斜仪的频响偏低频,其频率上限大致在0.1Hz以内;对于一个近地震事件,钻孔倾斜仪的响应表现出与测震仪完全不一样的形态,其低频响应明显优于高频响应;对于远震,随着震中距的增加,两者响应特性逐渐趋于一致。     

井下、地表地震计记录波形对比——以松原地震台为例

分析了相邻井下、地表地震计记录的背景噪声及近震、远震波形特征,以及相关的振幅谱及近震、远震接收函数波形特征。结果表明,井下地震计记录的背景噪声比地表地震计小1个数量级,其近震、远震波形记录较清晰、简洁;井下、地表地震计记录的远震振幅谱和径向接收函数具有较好的一致性,但背景噪声、近震振幅谱、近震接收函数、远震切向接收函数波形存在一定差异;由地表地震计得到的近震震级比井下地震计的大0.12,地表地震计到井下地震计之间的P波速度约为2 km/s。     

BBVS-120型甚宽频带数字地震计典型地震波形记录特征

对太原基准地震台BBVS-120型甚宽频带地震计记录的不同震中距及不同类型天然地震和非天然地震波形进行分析和对比,结果表明,该地震计能够清晰记录近震、远震、极远震及爆破、塌陷等震相,对各类地震具有较好的监测能力,基本实现全频带观测,可为获得丰富的震相资料并提升地震台监测能力及速报质量,提供技术保障。     

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。     

地震的应变张量观测与应用前景

地震发生时的动态应变场,在研究地震触发、地震破裂、地面破坏、水文和岩浆变化等方面都具有重要应用意义.地震的应变张量观测和现有的惯性地震仪观测的物理量不同.前者可以直接记录到地震发生时震源辐射的应变(应力)波,而后者记录到的是位移、速度或加速度.地震频率的应变测量在地震学中的应用前景主要表现在:①测量震源机制解理论预言的辐射4象限分布;②测量库仑应力变化;③换算成动态应力以评估地震烈度;④测量地震波的能量密度;⑤测量地震断层形变加速和形变局部化过程.用惯性地震仪的记录虽然在理论上也可以解算出动态应变值,然而种种原因导致计算结果的误差很大,往往不可接受.应变张量地震仪若能与现有的惯性地震仪配套起来,形成大规模台阵,则有可能推动应变地震学的诞生,在地震观测和地震学科领域引起重大革新.