用函数变换设计速度传感反馈地震计

短周期地震计主要用于观测地方性的微小地震,用速度传感器设计的反馈式短周期的地震计的工作参数稳定性不好,是国内外观测实践都证实了的问题。借鉴位移传感反馈地震计工作参数偏差较低的思路,介绍了通过采用函数变换方法设计速度传感反馈地震计的解决方案。用函数变换方法设计的速度传感反馈地震计,既实现了加大负反馈深度又不降低噪声指标的双重目标,有加深负反馈和由闭环反馈生成的闭环周期位于通带外的优点。即便是机械摆受到环境变化的影响或随时间推移而出现了漂移或老化,其对通带内的幅频特性的影响亦较小。由函数变换电路生成摆函数的工作周期及工作阻尼与机械摆的参数完全无关,仅取决于变换电路中的两个电阻和两个电容的精度。     

宽频带石英水平摆倾斜仪频率特性动态测试

石英水平摆倾斜仪灵敏度高、稳定性好,在我国前兆地震台网中得到较为广泛的应用.为进一步提高倾斜仪性能指标,李际弘等(2018)引入静电力反馈技术,采用高精度差动式电容换能器替代原来的涡流传感器,并通过电子线路将差动式电容换能器的输出处理后反馈给差动式电容传感器的中心极板,在两侧固定极板的直流电压作用下,该反馈电压将会在中心极板上产生一静电力.如此,改进后倾斜仪的机械部分和电路部分构成一个负反馈系统,从而改善仪器的工作频带、动态范围、线性度等技术指标.     

KFD——宽频带大动态反馈地震计的设计和性能

我们设计了一种便携式的宽频带反馈地震计,并与标准长周期地震计(763)及力平衡式宽频带反馈地震计(STS-1V,STS-1H)作了比较,并在不同干扰环境及工作条件下进行了考验.结果是令人满意的.地震计由一台垂直向和两台水平向组成.其惯性质量为0.8kg,自然机械振动周期为15s(秒),机械品质因素约为50.用一差动电容位移换能器将惯性质量的位移变化转变成电信号,而加于电磁系统的反馈使质量维持在它的平衡位置附近.该仪器在其通带范围内具有平坦的位移频响特性.这由反馈网络决定,它相当于一个具有30s 自然周期的位移传感长周期(LP)地震计加上截止频率为0.03s 的二阶低通滤波器系统.该仪器的动态范围为100dB,阻尼为0.8.设计中着重考虑便携性,安装方便以及对环境干扰的有效屏蔽及低功耗.      

设计速度传感反馈地震计的新方案新思路

在深入分析研究了速度传感反馈地震计传统设计方案的基础上，提出了技术性能更优的传递函数两步实现方案。两步方案为反馈环路设计带来的巨大灵活性，又促使我们跳出传统的“延长周期”模式的思路束缚，提出了单纯阻尼反馈环的设计新思路。理论计算表明，两步方案与阻尼环结合的设计可以使速度传感反馈地震计的技术性能达到更高境界。反馈深度大、环路稳定性好，动态范围大和极点稳性高使它明显优于传统设计方案。     

反馈地震计

摆的频响特性由其固有周期和阻尼决定。宽频带响应要求T足够长,这是机械摆难以做到的,即使达到,也是体积庞大和不稳定。采用电子反馈技术可有效的解决这些问题。反馈可以改变摆的周期、阻尼和惯性,从而改变频响特性;还可以改变灵敏度、动态范围和稳定性。文章详细阐述了拉氏变换——信号流图方法,用它导出了国内外常用的反馈地震计的传递函数,从而求出其灵敏度、幅频特性和相频特性。这,比解微分方程的办法简易得多。讨论了反馈地震计的稳定性和标定等问题。     

地震观测传递函数的精度问题

数字地震观测的传递函数由反馈地震计和地震数据采集器的传递函数合成。地震数据采集器的传递函数主要用数字算法生成,其精度可以做得很高。反馈地震计是机电一体化的模拟传感部件,其传递函数的精度和稳定性均欠佳。尤其是由反馈地震计生成的主导二阶极点,对应传统地震观测的周期和阻尼两个重要参数,其精度和稳定性往往较低,不利于地震学研究深入发展的需要。以四川地震观测的标定数据为例,说明数字地震观测传递函数的精度和稳定性急待改进。     

简单、可靠、实用的晶振稳频电路

目前,我国地震台站广泛使用的DD-1、DK-1地震记录仪,均是用同步马达来推动滚筒的。这就需要采用频率稳定性较好的稳频电路。但现用的RC稳频电路在实际工作中一般都不稳定,功耗大、故障较多,因此,有必要对现有的稳频电路进行改进。我国各地台站普遍使用的RC振荡器的振荡频率除受元件参数变化的影响外,还随直流     

成都遥测台网速报和极远震的难点及对策

中国地震局要求各遥测台网速报７级以上的极远震。可是,成都遥测台网以短周期的速度量和位移量记录为主,只有两套千倍级电容延长周期的中长周期地震仪,没有各基准台为分析处理远震,极远震而配备的７６３地震仪。因此,速报极远震一直是成都遥测台网速报工作中的一个困...     

宽频带地震计数字反馈技术

反馈式地震计的出现在地震计发展历史上具有划时代意义,大动态、宽频带已经成为当代地震观测的主流技术,数字技术应用是地震计的发展方向。采用模拟反馈技术的宽频带地震计存在低频段自噪声高及系统受环境影响大等问题。实验结果显示,通过引入数字反馈技术,可以优化地震计的长周期噪声,提高系统稳定性,首次实现程控配置地震计的周期。     

叠层板状结构的流致振动与稳定性

在对叠层板状元件的固有振动特性的理论分析中,提出了单梁与多梁对接的力学模型;在研究叠层板状元件湿模态固有频率与振型的理论分析与计算中,采用了以干模态振型函数序列作为试函数对复模态振型方程进行变分求解的方法;在研究叠层板状元件的稳定性时,采用直接法和变分法对其临界流速和失稳挠曲线进行分析和计算,二者的计算结果吻合较好;此外,对结构在非线性支承下的流致振动与稳定性作了初步研究。     

多触点预压式元件的钻孔变形法地应力测量

采用多触点预压式元件的钻孔变形法地应力测量,能够测得孔壁上较多点的折算位移值,因而能够用平差术减少偶然误差,得出地应力大小和方向的最佳值。本文讨论了这种元件在绝对应力测量和相对应力测量过程中的力学作用,导出了孔壁接触点折算位移向量与元件输出向量之间的基本关系式,以及它们增量之间的关系式。本文是文献[2]工作的推广。当接触点相互之间的距离变大、接触压力的相互影响减弱时,从本文基本关系式得出的极限情形与文献[2]的一致。本文比文献[2]进一步明确了目前实际工作中所用公式的简化前提。文末指出了用多触点元件精确测定地应力尚待解决的一些问题。     

一种基于离散控制理论的无条件稳定显式算法

基于离散控制理论,结合CR法和RST法提出一种无条件稳定的动力学显式新算法。以算法精度和稳定性为条件,通过离散传递函数推导参数表达式和极点,使得新算法可满足零振幅衰减率和零周期延长率。算法参数α和γ作为传递格式选择参数,当α和γ分别取1时,新算法对应CR法和RST法的位移速度表达式。对新算法的精度和稳定性理论分析表明:新算法可满足无振幅衰减和周期延长,且对于线性系统和非线性刚度软化系统为无条件稳定,对非线性刚度硬化系统为条件稳定,并给出了非线性刚度硬化系统的稳定性范围。算例分析验证了新算法的精度和稳定性,证明提出的新算法是可靠有效的。     

记录大位移的宽频带强震仪

作者把H.Benioff提出的电磁式地震计用并联电容增长固有周期的方法用到强震仪的设计中,并提出用电流计并联电阻-电容增长电流计固有周期和对整个仪器频率特性进行校正的设计方法,获得了将近三个十倍频程的带宽。标定实验和野外观测结果与理论计算相符。 该仪器可用于爆炸地震效应观测和工程结构振动测量。最大可记录位移1米,频带宽度约为0.2赫到200赫。     

一种有苗头的临震前兆——对水平摆地倾仪波动异常的探索

六年来,我们用无阻尼水平摆地倾仪,在1.7秒—5秒的周期范围内,在一系列的强震发生前,分别记录到了一种明显的波动异常。並用它对不少的强震,诸如1976年8月16日松潘7.2级地震、1976年11月7日盐源6.9级地震,作了比较好的临震预报。实践证明这是一种有苗头的临震前兆。本文是对六年来探索工作的一个总结,並对其成因机制作了初步的探讨。     

具有VRL8350静电反馈装置的拉科斯特重力仪性能的研究

1983年,美日科学家Harrison和Sato发展的一种静电反馈技术成功地用于拉科斯特流动重力仪,使这一技术迅速推广到世界各国。本文将讨论具有VRL 8350静电反馈装置的拉科斯特重力仪的线性问题,研究拉科斯特重力仪在非反馈和反馈条件下,仪器纵水泡对重力仪的灵敏度、固有周期和阻尼的影响。     

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.     

基于离散时间反馈的闭环MEMS加速度计研究

MEMS加速度计的噪声和线性指标是地震监测应用领域的关键问题,采用闭环力反馈是提高这些性能的有效途径。然而,由于对质量块不需要额外的电极来施加电静力,并且其残余位移会给闭环传递函数带来显著的非线性,从而影响该方法的有效性。因此,本文提出一种基于离散时间反馈的闭环MEMS加速度计,分时完成电容变化检测及静电力反馈,最大程度的减小了反馈信号对检测信号的馈通及耦合。利用开关电容电路中的相关双采样电路噪声消除技术,及电路参数噪声优化,可实现噪声谱密度小于0.5μg/Hz^1/2的微加速度计。     

BS-H型BCD串并码日历数字钟

本文介绍一种结构简单,价格便宜,用CMOS—LSI器件组成的编码数字钟,该钟具有BCD串、并码输出和日历转换功能,性能可靠,可供地震地磁台站作计时器和实现各种时序控制。目前由于LSI和VLSI器件的发展,为设计各种计时电路、数字钟电路提供了方便条件。例如小型计算器上的数字钟,各种民用数字手表机芯电路等等。但上述数字钟、表在液     

丹巴地区的绝对应力测量

一九八一年七月,我们采用电感法在丹巴附近进行了地应力解除实验。安装元件的小孔直径为36mm,用口径为150mm的合金钻头作解除。每套解除元件由三个互成60度的电感元件组成,解除后现场进行围压率定,在整个解除和围压率定过程中,使用压磁应力计和数字打印机自动记定。     

三分量钻孔光学地震和大地测量传感器

我们构建了一个适用于钻孔部署的结合地震计和大地测量的三分量传感器。该仪器工作在钻孔深处,不使用电子器件,而是依赖于光学器件。两个约40cm的摆悬挂在两个正交轴上,其自由周期略大于1s,而在钻孔探测器内,用光学干涉仪跟踪一个具有约5s自由周期的垂直质量块—弹簧悬架。干涉仪激光器的光线由来自表面的光纤提供;干涉条纹信号也通过光纤从探测器传输到表面的光电探测器。该系统已经安装在美国地质调查局阿尔伯克基地震实验室60m深处的钻孔中有一年的时间。光学地震计各分量的地震噪声基底与配备的KS-54000井下地震计的基底进行了很好的对比。因为光学传感器工作于零频,所以它们也可以提供有用的大地测量记录。