内蒙古地震烈度速报与预警工程基本站勘选仪器测试分析

利用内蒙古地震烈度速报与预警工程10个基本站仪器勘选的加速度记录数据,选取每个测试点24小时稳定记录的仪器记录噪声数据,计算其各自噪声功率谱和加速度噪声有效值(a RMS),结合加速度地震计本身的频率特性和自噪声功率谱,综合分析了各个测试点的噪声水平和噪声功率谱分布特征,得出10个测试点都满足基本站最大背景振动加速度噪声均方根值的噪声水平要求,实测的各个场地噪声功率谱在0.003~3Hz,基本反映的是加速度仪器的自噪声。总的来看,测试使用的加速度计本身的自噪声水平还是比较高的,如果单纯以基本站的噪声水平作为基本要求,使用该加速度计作为勘选地噪声水平测试仪器是可以的,但要在1~20Hz频带范围上考虑多个频点的噪声水平使用该仪器是不能全面评价的。     

蒙城野外站不同频带地震计性能评价

通过对蒙城野外站FSS-3M、FBS-3A、BBVS-60、BBVS120与JCZ-1T 5套地震计系统记录台基噪声功率谱密度计算,并通过对仪器系统记录的典型地震震相分析,比较几种不同频带地震计系统的性能差异及记录地震事件的优越性,为野外站地震记录震相分析、仪器维护、地震速报等提供有力的数据支持,具有深远的现实意义。     

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。     

玉树地震前后当地的噪声变化研究

2010年4月14日07时49分,青海省玉树县发生了MS7.3级地震.为了了解玉树地震前后玉树地震台的噪声水平有没有变化,我们对玉树地震台记录的噪声进行了两方面的研究,即分别计算噪声均方根值和噪声功率谱.研究表明,玉树台的高频噪声功率谱在2009年比2008年要高3～8dB.震前一个月左右,高频噪声开始有升高现象,震前半个月左右,高频噪声的功率谱能量显著升高,地震后,高频噪声经过继续急剧升高、开始慢慢回落、到回落到噪声模型水平三个阶段.噪声回落到2008年的噪声水平,明显低于地震前1个月的噪声水平,所以我们认为震前高频噪声升高与玉树地震有关,属于噪声异常.     

不同深度布设台站的噪声及信号幅值特征分析

为探究地震观测中地震计检测到的噪声和信号强度均受其布设深度的影响,本文首先对CPUP和LPAZ两台站布设的不同深度地震计所得到的数据进行噪声水平和地震信号对比;其次采用对比功率谱密度的方法对两台站不同通道采集到的不同时段的噪声数据进行分析;最后比较两台站不同通道采集到的整月数据的噪声幅值、信号幅值、信噪比特征。结果显示:深度较大的通道,其噪声功率均值较小;当事件信号到来时,较深通道的地震计检测到的信号和噪声幅值比较浅通道均有所减小,在信号和噪声幅值均减小的共同影响下,信噪比有一定程度的变化,其中LPAZ台站的信噪比提高较为明显。      

地震台站台基噪声功率谱概率密度函数Matlab实现

选取2015年四川数字测震台网中筠连和华蓥山地震台记录的垂直分向连续波形数据,利用Matlab软件,计算地震台站台基噪声功率谱概率密度函数,分析地震台站环境噪声特征。结果表明,台站环境噪声功率谱密度概率密度分布对地震事件波形（体波、面波）、人为噪声（台站周围人为活动、车辆及机器噪声等高频干扰）、系统瞬变（数据丢失、地震计小故障）以及仪器标定信号等反映较好。使用台基噪声功率谱概率密度函数方法,有利于监测地震台站数据记录,提高观测数据质量。     

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。     

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。     

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。     

内蒙古VP垂直摆倾斜仪背景噪声水平

利用内蒙古地区5套VP垂直摆倾斜仪2019—2021年连续3年的观测数据,采用功率谱密度（PSD）分析方法,分别计算其在地震频段（200～600 s）的地震噪声水平（SNM）,直观化对比分析了内蒙古地区VP垂直摆背景噪声水平。结果表明：3套仪器的背景噪声水平较低,2套仪器的背景高噪声水平偏高,在区域分布上未见明显规律;低噪声水平仪器观测曲线光滑、固体潮清晰,所在台站观测环境优异、稳定;高噪声水平仪器观测曲线毛刺多、不光滑,所在台站洞体条件较差,长时间受到大风、振动干扰,且1套仪器长期存在观测系统问题。通过分析不同台站VP垂直摆的背景噪声特征,为新建仪器的选址及观测数据的解释和分析提供了依据。     

MI3000和GL-P2C地震烈度仪性能对比

在合肥地震台和安徽省地震局仪器检测室均架设MI 3000和GL-P2C地震烈度仪,分别进行同台址观测,对记录的背景噪声进行RMS值和噪声功率谱计算,对比分析2种烈度仪性能。研究结果显示:①自噪声水平:2种烈度仪水平向自噪声水平均约为垂直向的50%,且MI 3000地震烈度仪约为GL-P2C地震烈度仪的3倍;②频带范围:GL-P2C地震烈度仪比MI 3000地震烈度仪频带范围更宽,且在0.1—40 Hz范围内,比MI 3000地震烈度仪记录信号的噪声功率谱降低约10 dB。分析认为,相对于MI 3000地震烈度仪,GL-P2C地震烈度仪性能更佳。     

海底地震仪的信号传递效果和噪声水平

单球式海底地震仪（以下简称OBS）由于其成本低、操作简便的优点在天然地震研究、人工地震探测中获得了广泛应用.本文首先分析多型进口和国产OBS在台湾海峡西部采集的地震数据,发现同一台OBS上的垂直向速度检波器（Z分量）的信噪比常显著低于压力检波器（H分量）,由于这两种检波器记录的都是海底的垂向振动信号,推测速度检波器的低信噪比更多的与仪器特性有关.然后从信号传递和噪声水平两方面分析影响速度检波器信噪比的因素：为检测速度检波器与OBS壳体的耦合效果,对某型宽频带OBS和陆上地震仪进行了同址同步观测试验,发现OBS的整机灵敏度有较大的差异;为分析速度检波器的水底噪声特征,以H分量记录作为基准,对比分析了同一台仪器不同站位的Z分量噪声水平,发现速度检波器在浅海区受到较大的次生干扰.本文指出OBS的内部耦合和水流次生干扰是至今尚未引起大家重视而又严重影响资料品质和多波探测成效的两个关键问题,这一研究结果对于改进OBS结构设计和制造工艺,以及OBS数据多分量处理方法研究有重要的参考意义.     

Seismometer self-noise estimation using a single reference instrument

A new method is presented for the self-noise estimation of a seismometer using a single, side-by-side, reference instrument and taking into consideration the misalignment in the orientation of both seismometers. The self-noise of seismometers is extracted directly from the measurements without using any information relating to the transfer functions. This procedure can be applied if the self-noise of the reference seismometer is well known and defined, or if the self-noise of the reference seismometer is sufficiently below the self-noise of the tested instrument and can be neglected. The latter case applies to this study. An algorithm is also developed where we apply self-noise data in order to determine the orientation misalignment between two seismometers, which is then resolved in three-dimensional space. This new method provides an estimate of the self-noise and can also be used to extract some parameters of the installed seismic system in comparison with the reference seismic system, such as generator constants and seismometer orientation or to eliminate unwanted noise sources, which have their origin in the seismic station’s design. The new technique was applied to the CMG-3ESPC and CMG-40T seismometers, where an STS-2 instrument served as the reference seismometer.     

基于噪声概率密度函数的地震计观测性能对比

在记录波形一致性分析的基础上,对比不同仪器的噪声概率密度函数的分布形态和中值曲线,以及不同频率处的概率密度分布,得出仪器的实际观测性能差别,其与仪器特性及传递函数的差别相一致。利用对比噪声概率密度函数的方法可以定量地、直观地给出不同仪器观测性能差别,更为细致地了解不同地震计的差别,对观测资料作出合理的评估。      

不同供电方式对测震波形记录影响的对比分析

使用同一套测震设备,计算不同供电方式下电源输出信号的自噪声功率谱密度,分析测震专业设备记录波形与电源输出信号之间的相关性,得到了不同电源输出信号的噪声特征,量化了测震专业设备记录波形与电源供电输出信号的关联关系。试验证明,供电方式的改变可以为提高波形记录质量起到很好的作用。     

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。     

南海海底地震仪异常数据的分析和处理

海底地震仪(Ocean Bottom Seismometer,OBS)数据处理至关重要,是获取深部地壳结构的基础与前提.2006年实施OBS2006-2测线时,有2台OBS(OBS03,OBS06)数据出现异常,无法使用.由于海上航次花费巨大,采集到的数据弥足珍贵.本文采用数据格式检查、邻近台站对比分析、重采样等方法,成功地对这2台OBS数据进行了解编处理,得到了这两个台站的综合地震记录剖面;利用上述方法对2011年实施的OBS973-3测线中的异常台站OBS03进行了分析处理,同样得到了OBS03台站的综合地震剖面;通过查看两次海上实验班报发现,OBS2006-2测线之OBS06与OBS973-3测线之OBS03内部Sedis编号相同,为同一台记录仪器,再一次验证上述处理方法正确可行;然后对OBS2006-2测线2个台站进行震相识别与走时拾取后,利用前人纵波速度模型开展了射线追踪与走时模拟.此次对异常OBS数据的重新处理工作,不仅为OBS探测提供了宝贵的数据处理经验,而且将提高OBS2006-2测线地壳结构的可靠性和约束性,具有重要的研究意义.     

基于稀疏表达的OBS去噪方法

海底地震仪（OBS）采集数据的去噪处理是开展OBS震相分析及后续处理反演的基础.本文结合曲波（Curvelet）变换及压缩感知提出一种稀疏化表达的OBS去噪方法,并通过与小波变化对比等探讨去噪效果.曲波变换具有抛物尺度及识别线性异常的优点,可以稀疏地表示OBS数据,再结合压缩感知思想对稀疏表达OBS数据进行去噪处理和重构.通过对变换后的系数进行基于L₁范数的冷却阈值迭代滤波,获得最优的变换系数,本文指出基于曲波变换的冷却阈值迭代法能够很好地对OBS数据去噪.对比小波和曲波两种变换在相同迭代次数下对理论模型数据进行去噪处理,表明曲波变换得到的结果信噪比更高.利用本文方法对渤海地区采集的OBS数据进行去噪处理获得了更加清晰连续的震相,噪声压制效果更明显,为震相拾取及后续速度模型反演奠定了良好的基础.