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。     

Willmore地震计与DCS—302数字记录器的配用研究

美国ＴｅｒｒａＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ公司生产的ＤＣＳ－３０２数字地震仪原来配用ＳＳＡ－３０２力平衡加速度计，用于观测地震的近场地面运动加速度。本文设计了一套装在地震计与记录器之间的前置放大器，使ＤＣＳ－３０２记录器可与英国制造的ＷｉｌｌｍｏｒｅＭＫ３型动磁式地震计配用，既能记录近震，又能记录远震，扩大了ＤＣＳ－３０２数字地震仪的使用范围。文中给出了记录实例。     

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．     

2001年7月7日天祝ML 4.4地震强震仪记录资料处理

对Etna固态存储数字强震仪记录的2001年7月7日天祝ML4．4地震的加速度记录进行了分析处理，对仪器响应和基线进行了校正，计算了速度和位移时程曲线及各种谱值，并对记录特点做了总结。     

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。     

强震加速度记录的常规处理和分析方法

本文针对我国强震台网所普遍使用的电流计记录式强震仪和模拟记录数字化设备的特点,系统、全面地分析了数字强震加速度记录中包含的各类误差的性质和特点,在这样基础上给出的调整(未校正)加速度记录、校正加速度记录以及各类反应谱和傅氏谱的结果具有统一的精度和标准的格式.从而可以在相当广泛的范围内满足地震工程研究对常用地震动数据处理和分析的需要.      

强震观测用MEMS型加速度计研究

强震观测中记录的加速度时程是城市大型建筑抗震设计的重要依据,为城市抗震设防提供可靠的数据支持。因此,对加速度计在稳定性、线性度、动态范围和直流响应等性能方面有着很高的要求。提出利用静电力反馈控制技术与传感器技术相结合形成闭环力平衡式MEMS加速度计,使之具有良好的低频特性。并采用四阶ΣΔ调制器完成低噪声信号采样,确保其动态范围高于140 dB,完全满足现有强震观测规范对该项指标的要求。     

同一台基的强震仪记录与地震仪记录对比研究

本文根据时域实时方法,对辽宁省共同台基的数字宽频带加速度记录和地震仪速度型记录进行相互仿真,并做了对比分析。结果表明,可以由加速度记录仿真得到真实的速度与位移时程;同样,地震仪速度型记录通过仿真也能得到加速度时程。由此可见,强震观测和地震观测在一定范围内是可以相互替代的。     

共同台基的强震仪记录与地震仪记录对比研究

本文根据时域实时方法,对辽宁省共同台基的数字宽频带加速度记录和地震仪速度型记录进行相互仿真,并做了对比分析.结果表明,可以由加速度记录仿真得到真实的速度与位移时程;同样,地震仪速度型记录也能通过仿真得到加速度时程.由此可见,强震观测和地震观测在一定范围内是可以相互替代的.     

网络通讯的数字强震记录器

介绍新型数字强震记录器的特性和采用的关键技术,分析数字强震记录器的网络传输原理及软件与硬件实现方法,详细分析触发滤波器的特性和设计方法,测试记录器的噪声特性与动态范围.     

一种高精度三通道强震动记录器的设计

为了适应中国数字强震动台网建设发展的需要,设计出了高精度三通道数字强震记录器,本文对该记录器作了简要介绍。高精度三通道数字强震记录器采用了高精度的Δ-∑类型的24位AD转换器,其有效转换位数达到17.5位。记录器支持本地串口通信、Modem远程拨号通信、TCP/IP网络通信等多种通信方式,仪器面板上有液晶屏、小键盘,直接支持自启动、参数设置等,并且实现了便携式低功耗设计方式,完全满足数字强震动监测网络建设发展的需求。     

2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震强震记录及特征分析

2017年8月8日四川九寨沟县发生7.0级地震,中国数字强震动台网布设在四川、甘肃、陕西、宁夏的66个强震台获得主震加速度记录。本文首先对198条三分向强震记录进行常规处理,计算出近场强震记录的加速度峰值随震中距的分布情况;再根据2个典型台站的加速度时程记录,通过计算其加速度反应谱并与设计反应谱比较,分析本次地震的基本特征;然后将实际观测数据与意大利新一代地震动衰减公式对比,分析峰值加速度（PGA）及谱加速度的衰减关系;最后结合已有的工程场地钻探资料,采用H/V谱比法对2个不同类别的典型台站进行地场地效应分析,发现该方法能很好地反映实际台站场地的反应特征。     

地震台网(台站)上地动加速度参数连续观测的初探

笔者于六十年代研制的QZY—Ⅳ触发式强震仪,曾布设在京、津、唐地区和云南省等多震、强震区,得到过一些强震的加速度记录。但把加速度仪放置在一般台站上作连续观测,这则是笔者对强震观测工作的继续和发展。1984年我们研制了台站用加速度计,放在浙江黄湖地震台上。1985年2月15日12点14分南黄海的3.7级地震,仪器记录的波形,成为国内首次在一般台站上得到的连续记录的加速度参数。     

宁夏数字强震动台网观测系统

宁夏数字强震动台网观测系统是国家重点建设的防震减灾基础设施项目,由48个数字观测台站和1个强震动台网中心组成.台站采用无人值守方式,利用电话拨号、CDMA和扩频微波以及卫星传输的方式,在台网中心与各强震台之间建立连接,实施远程监控.台网全部采用先进的数字技术,使宁夏强震动观测技术发生了质的变化, 填补了宁夏境内没有固定数字强震台站的空白,大幅度增强了获取近场强震动数据的能力.当宁夏发生4级以上地震时,可以获得多台强震动记录;同时,在监视区范围内发生3级以上地震时,亦可获得多台近场加速度记录,从而为震害快速评估和制定震后应急决策提供可靠依据.     

带数字记录的电子计算器在ZZZ—1型质子旋进式磁力仪中的应用

一、前言为了自动记录数字测量仪器的数据,记录系统多是采用数字打印机记录数据。而目前市场所提供的打印机,虽然记录速度较高,但体积大,容易出故障,维护任务重,且在记录速度不高的情况下,也没有必要采用数字打印机。目前市场上出售的 VOESA1871PD 带数字记录的电子计算器,具有数字打印功能,价格低,体积小,易于维护,使用方便,做一个接口线路即可以作为数字化仪器的数字记录器。我们已经把这种记录器应用于 ZZZ—1型磁力仪中,此外还试制出单独的接口线路,可供各种数字化仪器使用,数字仪输出数据的电平可以是 CMOS 电平,也可以是 TTL 电平。     

强震、微震记录数据差异的模型验算

在分析强震观测与微震观测本质区别的基础上, 以已知的地震波强度资料为参照, 通过对比FBS-3B型微震计及BBAS-2型强震加速度计的仪器噪声,揭示了仪器噪声、响应类型对两种仪器检测灵敏度的影响. 我们对小湾台网记录到的一次微震进行了模拟计算. 用正弦子波叠加合成地震记录作为地震计摆体响应方程的输入,通过计算,获得了微震计和强震加速度计的输出. 对输入和输出数据进行分析,证明了两种仪器对远震长周期信号的监测能力存在显著差异,这种差异来源于强震计与微震计检测下限的不同.      

汶川主震强地震动记录仪器设置参数分析

在汶川8.0级地震中,中国数字强震动台网在19个省市自治区的420个台站获得了1257条3分量主震加速度记录.文中对这些记录进行了初步的波形分析和数据统计,发现部分记录不完整,即存在不同程度丢头、丢尾的现象.从强震记录的波形特点、仪器的开始/停止触发阈值、事件0/后存储时间分析了出现以上现象的原因,并给出了数字强震仪预存贮参数设置的合理建议.文中研究的初步结果可为今后的数字强震仪参数设置提供参考.     

基于Matlab的强震数据处理技术实现

强震动观测数据通常由强震仪原始二进制加速度记录组成,在国内外相关强震数据库下载的强震记录均为解码、处理后的ASCII格式文本文件,非原始文件,记录格式不同,但均由数据头段和数据区2部分组成。以我国未校正加速度记录(UA)数据格式为例,探讨基于Matlab程序的强震数据处理技术,并识别记录的地震动特性,为强震数据多领域应用提供技术支持。     

2011年10月12日北京市石景山区M_L2.1地震近场加速度记录初步分析

根据近场强震台加速度记录对2011年10月12日北京市石景山区ML2.1地震的加速度影响场进行了计算分析.同时使用了首都圈宽频带数字台站记录数据通过P波初动格点尝试法解算出该地震的震源机制解,并与加速度影响场进行对比研究.结果表明,此次地震加速度影响场水平向加速度高于垂直向;水平向峰值加速度分布区和加速度影响场高低速度过渡区总体呈EW向或NEE向分布,与震源机制解结果的两个节面走向较为一致;加速度衰减NS向快于EW向.本文研究结果可为强震或较大地震发生后快速判定震害影响场提供参考依据.     

应用于MEMS加速度计的小型恒温系统的实现

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)加速度计是采用微机电技术制作的产品,具有体积小、功耗低、外围电路简单等特点,广泛应用于振动检测领域;一些新型倾角仪的设计中也采用MEMS加速度计来记录静态加速度,然后进行后续计算.