宽频带地震计的安装

简要介绍了地震噪声的一些特点、环境因素影响宽频带地震计产生噪声的机制,并针对这些特点介绍了安装宽频带地震计的一些隔热保护方法和需要注意的事项,最后从检验系统安装与运行状况的角度,介绍了地震计的标定和台站噪声检测问题,列举了作者在宽频带测震台站建设中的工作实例.     

流动宽频带地震计自噪声测试研究

分别采用双台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Holcomb双台法”)和3台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Sleeman多台法”)对CMG-3T、BBVS-120、STS-2型流动宽频带地震计进行自噪声测试研究.结果表明:Sleeman多台法因有效地规避了传递函数引起的误差,在处理流动宽频带地震计实际记录数据方面比Holcomb双台法更能有效地滤除背景噪声;在简单测试条件下,3种常用流动地震计的自噪声在0.06 ～1 Hz频带内均低于NLNM曲线,显示了相当好的噪声性能指标;在流动台阵观测过程中,地震计方位准确性以及地震计的保温防护措施是保证发挥仪器性能的重要因素.     

地震流动观测实用技术研究

根据地震流动观测实践经验,归纳总结了地震流动观测在提升地震监测能力,开展地震科学研究方面的作用和意义。着重介绍根据不同地区日照情况和设备功耗水平,确定流动地震台站关键设备参数的方法;针对流动观测特点设计制作地震流动观测防护装置、专用底座和集成装置;通过开展软土场地和水泥地面对比观测,分析两种观测环境下背景噪声特点,为改进和发展地震流动观测实用技术拓宽思路。      

软土层地区地震仪安装效果比对研究

随着ChinArray等大型地震观测项目逐渐推进, 一些台站不得不安装在软土层等较高背景噪声区域, 研究这些区域中不同类型地震仪在不同安装方法之间的背景噪声水平差异, 对于提高观测数据质量、选取观测仪器类型、研制地震仪器等问题具有重要意义.本文在北京通州西集地震台, 通过一系列比测实验研究了宽频带地震仪在不同安装深度、安装方式以及保温隔离防护方式下的安装效果差异, 结果表明: 在0.05~1 Hz的海浪脉动噪声频段附近, 所有参与比测地震仪的三个分量背景噪声水平均高度一致, 符合远场海浪脉动信号的特点; 在低于0.05 Hz的低频段范围, 背景噪声主要和地震计附近的温度变化及气流扰动环境相关, 增加安装深度和采取保温隔离防护措施效果类似, 其中垂直向对保温隔离防护措施更为敏感, 比如1~2 m深度安装的地震计在妥善进行保温隔离措施后可获得和283 m井下地震计类似噪声水平, 水平向由于存在地倾斜噪声, 当大幅度增加安装深度时仍可有效降低噪声水平; 在高于1 Hz的高频段范围, 背景噪声衰减和地下介质岩性相关, 软土层地区地下10 m以内随安装深度增加背景噪声水平衰减非常有限.另外, 我们还研究了宽频带、短周期、节点式等不同类型地震仪的安装效果差异, 结果表明: 在软土层地区的地震观测, 需要针对不同观测目的选择合适的地震仪; 在密集台阵观测中, 不同类型仪器的组合观测是更科学的方式.

     

甚宽频带地震计噪声与环境耦合研究

首先以甚宽频带地震计为研究对象,分析垂直向的片簧系统理论模型,探讨气压变化对仪器的LP噪声影响;通过理论分析,得出垂直向的片簧系统受气压变化影响较大。根据片簧系统的理论模型,设计一种密封安装方法,通过实验探讨地震计噪声与环境耦合关系(气压、温度和底座变形的关系)。最后对实验数据进行功率谱噪声分析,结果显示抽真空后地震计三个分向的噪声均降低,其中在100 s处垂直向、东西和南北向分别降低了10 dB、5 dB和6 dB。     

应对巨大地震的流动地震观测系统

我国历次大地震证明:当大地震发生后,地震灾区公共通讯系统通常会遭受严重破坏,地震观测势必将面临无公用通讯系统可依赖的现状.因此独立并兼容于公用通讯网络的全天候应急流动观测系统研制被提到急需日程.     

第19章：陆地和海底的地震噪声

应用地震波到时进行地震或地球成像的研究需要对背景噪声之上的到时进行检测。全球地震台网各台站之间的噪声水平在某些频带上的差别能够超过60dB（见图1），按地震波检波阈值计算，这种差别就是4个以上震级的地震到时的差别。因此，噪声水平是地震台站选址的一个非常重要的标准。台站的噪声水平不仅取决于台站安装质量，还取决于台站附近和远处的自然噪声源。本文不准备总结有关安装技术对台站质量影响的大量研究，而是要讨论在陆地和海洋中钻井安装对地震波信噪比的影响。那些与地面耦合较差或与地面固结较差的台站更易存在噪声。     

FBS-3A型反馈式宽频带地震计的传递函数

FBS-3A型反馈式宽频带地震计是目前广泛使用的一种地震计．对其传递函数开展相关研究,对仪器的使用、观测数据的分析,以及仪器的设计开发具有十分重要的实际意义．本文运用系统分析方法,从阐明仪器的工作原理入手,详尽地推导了该地震计的传递函数（包括标定过程的传递函数和测量过程的传递函数）;在此基础上,分析了其零、极点在复频域的分布情况,从而提供了将该地震计系统从一个高阶系统简化成为一个二阶系统的依据．此外,还以传递函数为基础,对该地震计的频率特性进行了数学仿真计算.     

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…     

鹤岗地震台背景噪声分析

选取2015年和2019年在1月1日00时、06时、12时3个时段的数字地震资料,对鹤岗地震台进行台基地动噪声分析,确定台站的观测动态范围、地噪声功率谱密度及地动噪声RMS值,分析台站观测能力,找出影响观测的各种干扰因素。通过对该台站背景噪声的分析,有利于提高地震台站观测质量,为研究区域地震背景噪声积累数据。     

智能地震台站试验性研究

通过安装在台站的软硬件设备和远程测控平台,智能地震台站综合智能监控系统可以对无人职守地震台站设备的工作状态和环境进行实时监控,并能够自动判定台站故障点及发出报警信息,实现异地操作台站电源及观测设备等.试点运行结果表明,该系统运行稳定可靠,可以对台站的观测设备进行有效地保护,并极大地提升了数字地震台网中心的工作效能.     

基于北斗通信的流动地震观测台站远程监控技术研究

实现地震观测台站的远程监控对于保证观测数据质量和提高野外观测效率具有重要意义,目前国内对于高原、沙漠等无有效网络接入的偏远地区的流动地震观测尚无经济有效的远程监控方法。基于我国"北斗"卫星导航系统短报文通信功能,提出并实现适用于国内流动地震观测台站的无盲区远程监控技术。使用结果表明,自主研发的远程监控设备实现了目前流动地震观测的基本需求,通过软件通信协议扩展,也可应用于其他对通信带宽和频度要求不高、具备串口或网口通信功能设备的远程监控领域,具备一定推广性。     

海底地震监测网络发展现状

近年来随着地面与空间的遥测遥感通信技术,特别是随之衍生而来的海底光纤电缆技术的发展,海洋学者可以从海底回头向上观测整个海洋世界,对深入海底做近距离和全天候监测海洋信息变为可能。近年来许多国家正在逐步策划和建设以海啸减灾为目的,以海底电缆为主轴、海底地震监测为核心内容的海底观测网络。本文分别针对美国、加拿大、欧洲、日本以及中国多种典型海底观测网的主要观测技术进行分析,提出发展中国海底地震监测网络的建议。     

广东省"十五"项目测震台站台址勘选结果分析

利用地震台址勘选过程中产出的地脉动背景噪声数字记录,计算勘选出的各台站背景噪声地脉动速度均方根值(RMS)、噪声功率谱密度等数据.成果在于得出各地震台站的背景噪声水平和等级分类,为将来计算各地震台站的场地响应及震级修正值等测震学研究提供基础资料,是对"广东省数字地震观测网络"项目测震台站勘选工作的总结与评价.     

Monitoring temporal variations in instrument responses in regional broadband seismic network using ambient seismic noise

High‐quality broadband data are required to promote the development of seismology research. Instrument response errors that affect data quality are often difficult to detect from visual waveform inspection alone. Here, we propose a method that uses ambient noise data in the period range of 5?25 s to monitor instrument performance and check data quality in situ. Amplitude information of coda waves and travel time of surface waves extracted from cross‐correlations of ambient noise are used to assess temporal variations in the sensitivity and poles–zeros of instrument responses. The method is based on an analysis of amplitude and phase index parameters calculated from pairwise cross‐correlations of three stations, which provides multiple references for reliable error estimates. Index parameters calculated daily during a two‐year observation period are evaluated to identify stations with instrument response errors in real time. During data processing, initial instrument responses are used in place of available instrument responses to simulate instrument response errors, which are then used to verify our results. The coda waves of noise cross‐correlations help mitigate the effects of a non‐isotropic field and make the amplitude measurements quite stable. Additionally, effects of instrument response errors that experience pole–zero variations on monitoring temporal variations in crustal properties appear statistically significant of velocity perturbation and larger than the standard deviation. Monitoring seismic instrument performance helps eliminate data pollution before analysis begins.     

中国地震科学台阵流动观测现状及进展

地震科学台阵是由一定数量的地震仪组成,并根据具体研究目的布设成一定几何形状的地震观测系统。随着地震观测技术的发展与进步,探测能力的提高,大规模流动地震科学台阵观测将成为高分辨率深部结构成像的重要手段和发展方向。本文主要阐述了开展流动地震科学台阵观测的重要性,介绍了国内外流动地震科学台阵观测现状以及差距,并针对我国目前流动地震观测技术,提出了要加强我国流动地震科学台阵观测平台和人才队伍建设,提高深部结构探测成像的精度,增强对深部孕震环境和地震发生机理的认识水平,为社会防震减灾事业服务。     

“十五”地磁相对记录仪器干扰分析与安装方案改进

描述了地磁相对记录仪器FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统和GM4磁通门磁力仪,在安装中需要注意的问题,和记录曲线上表现出来的干扰形式。通过分析干扰产生的原因,最后给出记录仪器的改进安装方案。     

福建地壳形变GPS基准站选址

利用福建地壳形变GPS基准台选台过程中,在5个站址上得到的24h连续观测数据,计算并分析了各站址背景噪声信噪比,认为福州(农林大学)、南平、泉州、龙岩适宜建站,并提出背景噪声信噪比计算结果可用于评价仪器性能和站址安静程度、反映台网的监控能力,为观测台网的建设提供参考依据。     

Frequency dependent polarization analysis of ambient seismic noise recorded at a broadband seismometer in the central United States

We present a new approach to polarization analysis of seismic noise recorded by three-component seismometers.It is based on statistical analysis of frequency-dependent particle motion properties determined from a large number of time windows via eigenanalysis of the 3-by-3,Hermitian,spectral covariance matrix.We applied the algorithm to continuous data recorded in 2009 by the seismic station SLM,located in central North America.A rich variety of noise sources was observed.At low frequencies (0.05 Hz) we observed a tilt-related signal that showed some elliptical motion in the horizontal plane.In the microseism band of 0.05-0.25 Hz,we observed Rayleigh energy arriving from the northeast,but with three distinct peaks instead of the classic single and double frequency peaks.At intermediate frequencies of 0.5-2.0 Hz,the noise was dominated by non-fundamental-mode Rayleigh energy,most likely P and Lg waves.At the highest frequencies (3 Hz),Rayleigh-type energy was again dominant in the form of Rg waves created by nearby cultural activities.Analysis of the time dependence of noise power shows that a frequency range of at least 0.02-1.0 Hz (much larger than the microseism band) is sensitive to annual,meteorologically induced sources of noise.