地震计仪器噪声测量中的几个问题

研究了地震计仪器噪声测量中的几个问题,并从理论、模型仿真和测量实验3个方面证实了下述结论:①平稳地噪声中,两台并列地震计的通频带差异、灵敏度差异及阻尼系数差异对测量结果没有影响;②非平稳的地背景噪声和干扰必然引起测量误差;③地震计自身噪声测量必须在安静的台基上进行。     

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。     

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.      

山西数字测震台网数字地震仪传递函数的测定及特性分析

介绍了山西数字测震台网EDAS-24IP+BBVS型数字地震仪传递函数的特征和测定方法,对地震仪阶跃标定及正弦标定计算分析,得出台站工作状态、地震计周期、阻尼、主零极点参数的变化情况;并对数字地震仪的频带范围、通频带的平坦程度、三分向幅频响应的一致性进行了讨论和分析。认为台网的系统特性是稳定和可靠的。     

井下地震计方位角检测技术应用研究

本文利用波形相关分析法对井下地震计方位角检测精度及一致性进行分析研究.研究中在地表布设地震计进行不同距离、不同频带多套地震计方位角检测对比测试,并在四川泸州、宁夏灵武、陶乐、河南安阳、清丰、陕西定边等6个分别安装井下甚宽频带、宽频带、短周期地震计的台站,进行地表同台址不同频带多套地震计与井下地震计方位角检测及一致性对比测试.根据全球噪声模型1~10s之间存在明显的噪声峰值的特点,对测试数据进行0.2~0.3Hz带通滤波和仿真处理,通过分析得出,对于不同地震计组合,测试地震计方位角检测结果一致性较好,根据地表不同距离、不同频带地震计组合的检测精度和地脉动记录的特点,认为井下地震计方位角检测精度优于4°.     

高精度速度地震计工作周期和工作阻尼的精度研究

精确传递函数地震观测系统的研究目标是大幅度提高地震观测的精度和稳定性,可将目前地震计的工作周期和工作阻尼从百分之几至百分之几十的精度提高到万分之一,为地震科研与预测预报提供更为准确可靠的数据。该研究分为两部分:高精度速度地震计原理样机研制和位移地震计原理样机研制。目前,速度地震计原理样机已研制完毕,并在安县地震台进行了试验测试。     

山西测震台网地震计工作状态检测及故障原因分析

以山西省测震台网部分台站使用的地震计为研究对象,选取一段时间的脉冲标定波形数据进行计算,根据脉冲标定处理结果分析得出地震计工作周期和阻尼变化的特点及原因,结合测震台网运行与维护实际工作经验,提出了检测地震计工作状态的思路和方法.实践证明,采用定期检测地震记周期和阻尼的变化可以在一定程度上反映出测震台站地震计运行的工作状...     

江苏省测震台网井下地震计方位角检测

为获取江苏省测震台网井下地震计精确方位角,架设地面参考地震计,将其精确指北,并与井下地震计检测结果进行对比,利用相关分析法计算22个深井台站精度较高的方位角。研究结果表明,受多因素制约,井下地震计检测结果普遍偏差较大,部分台站水平向分量几乎反向,如提井,需重新进行方位角检测;地面与井下地震计同频带有利于提高相关性,从而获取高精度检测结果;利用不同频带地震计进行井下地震计方位角检测时,对较宽频带地震计进行仿真处理尤为重要;溧阳2台站新建井下地震计检测结果表明相关分析法可应用于井下地震计方位角检测;尽可能选择台基噪声功率谱密度曲线具有明显波峰频段作为滤波频段,有利于提高地面与井下地震计观测数据相关性,提高方位角检测精度。     

“RSFS”反馈式短周期地震计的改进试验

回顾了“RSFS”反馈式短周期地震计前期研究和设计,通过分析电子反馈网络存在的问题,提出了新的解决方案。新方案采用深度阻尼反馈环电路,减少需要精确选配的阻容元件,具有精简装配调试工序和节约工时的优点;新方案对地震计机械部分参数精度一致性要求降低,提高了部件互换性。新方案对地震计的动态范围、幅频特性在整个观测频带内保持平直,参数一致性带来益处,并可以降低地震计的制作成本。     

反馈网络对地震计性能的影响

通过对地震计数学模型的详细分析，阐明了不同形式的反馈网络在地震计中的不同作用，结果表明：①机械部分对反馈式地震计频率特性的影响在一定条件下可以忽略。②地震计的类型和通频带由反馈网络决定。③反馈扩大地震计的动态范围，降低了地震计的分辨率。④反馈系统对地震计的信噪比没有影响。     

强震仪响应失真高精度校正方法的应用研究

采用数值模拟方法,研究了仪器响应失真的高精度校正方法对强震仪有效观测频带的延拓能力与加速度摆自振频率和阻尼比之间的关系.研究结果表明:只要加速度摆的自振频率不小于10Hz,阻尼比不小于0.05,通过对仪器响应失真进行高精度校正,完全可以使强震仪输出信号有效频带的上限延拓到80Hz.     

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.     

鄂尔多斯块体北缘台站水管仪观测质量及同震响应对比分析

针对仪器运行状况和外界环境等影响观测质量的因素,以及台站所处地质构造不同对台站影响的问题,采用位于鄂尔多斯块体北缘的乌加河台、包头台、乌海台2015～2017年DSQ水管倾斜仪的观测资料,对比分析3个台站的年零漂、相对噪声水平M_1、M2波潮汐因子γ值均方差等特征参数,并进行同震响应分析。研究表明,包头台水管仪的观测质量优于其它台站,主要是体现在零漂小、精度高、稳定性好,研究结果为评定水管仪观测质量提供了科学依据。同震响应的延迟时间与震中距相关,最大振幅与震级间呈正相关,与震中距间呈负相关。     

Seismic response control of frame structures using magnetorheological/electrorheological dampers

Semi‐active control of buildings and structures for earthquake hazard mitigation represents a relatively new research area. Two optimal displacement control strategies for semi‐active control of seismic response of frame structures using magnetorheological (MR) dampers or electrorheological (ER) dampers are proposed in this study. The efficacy of these displacement control strategies is compared with the optimal force control strategy. The stiffness of brace system supporting the smart damper is also taken into consideration. An extensive parameter study is carried out to find the optimal parameters of MR or ER fluids, by which the maximum reduction of seismic response may be achieved, and to assess the effects of earthquake intensity and brace stiffness on damper performance. The work on example buildings showed that the installation of the smart dampers with proper parameters and proper control strategy could significantly reduce seismic responses of structures, and the performance of the smart damper is better than that of the common brace or the passive devices. The optimal parameters of the damper and the proper control strategy could be identified through a parameter study. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

土体参数对地表加速度峰值和反应谱的影响

运用一维土层地震反应的等效线性化波动方法,研究了单层均质土密度、动剪切模量比和阻尼比、土层厚度和土层剪切波速等参数变化对土层地表加速度峰值和反应谱的影响,所得到的结论对于指导地震安全性评价中的勘察试验工作、提高土层地震反应的计算精度具有一定的参考价值。     

伪随机编码源电磁响应的精细辨识

与传统阶跃源激励方式相比,采用m序列伪随机编码对发射源波形进行编码,提高了电磁探测的深度和分辨能力.然而受这种编码源发射波形自相关旁瓣效应的影响,使得对大地冲激响应的精细辨识效果受到一定限制.为了解决这一问题,在以往相关辨识方法研究的基础上,进一步考虑发射自相关旁瓣的影响,首先提出一种由收发互相关中高精度提取大地冲激响应的数学方法;然后通过数值模拟给出了m序列编码源大地冲激响应的精细辨识结果;同时对以m序列为发射波形的勘探系统相关参数选择进行了分析;最后利用本文提出的方法对野外实测数据进行辨识处理,通过与其他EM方法结果进行对比,证明了本文提出方法的可靠性.     

饱和地基中空沟近场隔振的现场试验与二维半解析边界元分析

动力机器运行和车辆行驶等会产生振动污染,危及邻近建筑物安全和干扰精密仪器设备正常运行等。这些振动污染可通过在地基中设置空沟的方式来降低或消除。针对饱和地基上明置动力机器基础的环境振动影响及空沟近场隔振问题,进行了饱和地基上空沟近场隔振的现场试验,并对试验结果进行了无量纲化分析;基于饱和土半解析边界元法,分别推导了动力机器基础环境振动影响和空沟近场隔振的边界元方程;在此基础上,详细研究了空沟对动力机器基础振动影响的隔振效果,分析了空沟深度、宽度和距振源距离对其隔振效果的影响。结果表明:空沟能够有效的降低动力机器基础的环境振动影响;空沟宽度对其隔振效果影响相对较小,而空沟深度对其隔振效果影响较大,为获得较好的隔振效果,空沟深度建议取1倍Rayleigh波波长;空沟距振源距离对其隔振效果也有较大影响,距离越远则隔振效果也越好,当被保护建筑距振源较远时,建议空沟在被保护建筑附近设置。此外,在某些特殊情况下,空沟隔振系统会由于共振现象而出现隔振效果劣化的现象,在工程设计中应予以注意。     

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。     

Ms8.0汶川地震断层的应力状态以及对余震危险性的影响

利用中国地震局在汶川地震前后对四川盆地以及龙门山断裂进行的水压致裂绝对应力测量数据、近断层强震记录、以及由美国USGS公布的包括地震矩和地震波能量等在内的远场震源参数解,从简单断层模型出发,应用地震能量分配原理和库仑摩擦准则,初步估算和判断了2008年Ms8.0汶川地震断层破裂过程和震源参数,以及滑移弱化模型下应力变化...     

数字重力仪高精度恒温测温系统设计与测试研究

高精度数字重力仪广泛应用于矿产资源勘探领域,由石英弹性系统组成的重力传感器是高精度数字重力仪的核心部件,其对外界环境温度非常敏感,由环境温度变化引起的重力输出变化远远大于仪器本身精度指标,而且不同的数字重力仪具有不同的温度影响特性.若重力传感器的恒温环境得不到保障,或环境温度的微弱变化无法得到准确的测量和补偿,将严重影响重力仪器的测量精度和一致性.本文针对该问题,研究了高精度恒温测温系统的设计方法及关键技术,考虑到数字重力仪器精度高、体积小、功耗低和便携式的特点,对高精度恒温测温系统中的关键器件选型、热结构设计、电路设计、软件设计等进行深入研究,并给出具体的解决措施.并设计了静态试验、高低温试验和石英弹性系统温度系数测定试验三个部分验证高精度恒温测温系统的有效性.试验结果表明：高精度测温系统最小分辨率达到10 μ℃;静态常温时,高精度恒温系统温度变化约为70 μ℃;在-20℃~+45℃的环境温度冲击中高精度恒温系统温度变化小于1 m℃;恒温点微调装置可实现石英弹性系统温度系数的精确测定.该研究为高精度重力测量仪器研制中消除环境温度变化影响提供了一种有效解决方案.