正弦标定自动处理算法研究

由于种种原因, 地震计的周期、 阻尼、 灵敏度等参数在仪器运行的过程中会发生变化, 这些参数的变化直接影响到地震计的性能和观测数据的质量。 为了掌握地震计参数的变化, 通常采用定期标定的方法, 对运行中仪器的参数进行跟踪监测, 通过分析标定数据得到仪器的运行状态。 目前, 对于标定数据的处理通常采用人工分析的办法。 随着台站数量的增加, 对标定数据的处理工作变得日益繁重。 该文介绍一种正弦标定自动处理算法, 利用这种算法编写的自动处理程序, 在标定数据处理过程中不需要人工干预, 计算机可以自动提取有效的波形数据进行测量计算, 并可以对效果不好的数据进行修复, 最终给出仪器的频率响应特性。     

台阵地震计程控化正弦标定系统设计

为满足台阵地震计标定要求,通过对程控化标定测控仪和标定测控软件的研究,采用一种适用于台阵地震计的程控化正弦标定方法,对中国地震局地球物理勘探中心负责管理的台阵地震计进行标定。台阵地震计标定实验结果显示,采用程控化正弦标定方法,在缩短标定时长、提高标定效率方面具有显著效果。     

用叠加正弦信号标定地震计的方法

为了解决地震计正弦标定应用中存在的问题,引入了叠加正弦标定方法。当采用此方法测试地震计时,响应信号是连续的,而且瞬态响应仅在整个响应信号的开始部分出现,几乎整个响应信号都能被用来分析;在进行数据处理时,只需避开整个响应信号开始部分的瞬态响应,容易用软件实现数据自动处理。本文介绍了叠加正弦标定的基本原理、实验步骤、数据处理方法以及采用此方法对地震计进行测试的实验。实验发现此方法测试的相对误差小于1%。     

时频联合分析地震计正弦标定数据

介绍短时傅里叶变换,分析地震计正弦标定信号的特点,提出基于时间域和频率域联合分析正弦标定波形组起始点的方法,可以准确找出每组正弦标定信号的频率和振幅,计算地震计的速度响应灵敏度。     

时频联合分析地震计正弦标定数据

介绍短时傅里叶变换,分析地震计正弦标定信号的特点,提出基于时间域和频率域联合分析正弦标定波形组起始点的方法,可以准确找出每组正弦标定信号的频率和振幅,计算地震计的速度响应灵敏度。     

基于Nelder-Mead单纯形算法的设计反应谱标定方法

规准谱形状的规定和参数的优化是设计反应谱标定的核心问题。Nelder-Mead单纯形算法是求解多参数优化问题的搜索算法,可解决多变量函数的最小化问题。该算法有极强的局部搜索能力,且不要求目标函数的可导性,因此被广泛地应用于工程领域。文中通过提取第一拐点周期、特征周期、平台值和衰减指数4个参数作为标定参数,利用MATLAB软件基于Nelder-Mead单纯形算法对设计反应谱进行标定,并论证了该算法用于设计反应谱标定的合理性和适宜性。以El Centro地震动结论和汶川地震的地震动记录的标定为例,对比了Newmark三参数法、双参数法、差分进化算法和Nelder-Mead单纯形算法的标定结果及误差。通过对比和分析发现,Nelder-Mead单纯形算法标定的反应谱计算简单、收敛速度快且更贴近实际的反应谱,误差更小。     

拾震器自动标定器的原理及使用

本文分析了拾震器人工触发标定方法的不足之处,提出自动标定器的方法并叙述了其工作原理。     

VS型垂直摆倾斜仪标定自动计算方法

通过对VS型垂直摆倾斜仪标定计算方法的深入研究,采用编程方法实现标定时段的波形绘制、自动从ORG文件提取标定数据并计算格值、结果自动导出Excel表格等功能,解决了手工计算标定数据步骤烦琐易出错的问题,该方法已应用于福建省地震局龙岩地震台和厦门地震台,效果良好.     

基于模拟退火算法的设计反应谱标定方法

反应谱的标定是抗震设计的基础工作之一,模拟退火算法是基于模拟固体退火过程而提出的多参数优化组合方法。本文提出将模拟退火算法应用于设计反应谱的标定,并概述了模拟退火算法的基本原理及特点,介绍了运用MATLAB基于模拟退火算法对反应谱进行标定的过程。检验了将模拟退火算法应用于场地相关谱标定的可行性和合理性,给出了将其应用于工程场地地震安全性评价中设计反应谱标定实例。通过检验和实例分析可以看出,基于模拟退火算法的反应谱标定方法所给出的设计反应谱谱形真实地反映了原地震反应谱的特征,较客观的反映了场地相关反应谱的峰值和周期特征。     

水管倾斜仪的快速标定方法

根据以前维护水管倾斜仪的一些经验,总结了一套快速标定水管仪的方法,在牡丹江地震台取得了成功。     

一种地震P波和S波初至时间自动拾取的新方法

地震P波、S波初至时间的拾取是地震波分析的一项基础性工作.本文提出了一种新的地震波初至时间自动拾取的方法:首先,把地震波的三分量时程曲线变换为一组空间向的能量变化率时程曲线;然后对能量变化率时程曲线进行STA/LTA(Short Time Average/Long Time Average,短时间的均值/长时间的均值)处理,拾取地震P波和S波的大致初至时间;最后提出采用一种二次方自回归模型对初至附近的能量变化率曲线进行二次方自回归处理,精确拾取出P波和S波的初至时间.本文采用了10组芦山地震的记录数据和150组汶川地震的记录数据对此方法的可靠性进行了检验.以人工拾取结果为参考,此方法具有很高的准确率和稳定性,同时,相比于常用的STA/LTA方法和AIC(Akaike Information Criterion,Akaike信息准则)方法,此方法在计算时间效率方面稍微逊色,但是对S波初至时间的拾取精度和可靠性更高.此方法丰富了地震P波、S波初至时间的自动拾取方法.     

微地震信号到时自动拾取方法

本文讨论了用于微地震信号到时自动拾取的几种方法的原理及特点,包括长短时均值比(STA/LTA)方法、AIC方法、基于高阶统计量偏斜度和峰度的PAI-S/K方法等,提出了移动时窗峰度的快速算法和改进的峰度拾取初至方法.对我国西部某地观测到的13359个微地震记录,采用两种时窗进行了初至到时拾取,并与人工拾取的结果进行了对比.为使所研究的方法达到最佳效果,采用DE全局搜索方法,以人工拾取的初至作为参照,以时差在0.3 s以内的记录所占百分比作为目标函数,自动搜索最佳的拾取参数.结果显示,在拾取时窗选为P波初至前3 s至S波初至位置时,AIC方法的结果最佳,时差在0.3 s以内的记录占比达到93.6%;在拾取时窗选为包含S波到时的时窗时,改进的峰度法效果最佳,时差在0.3 s以内的记录占比83.8%.     

岩石超声检测信号初至的AIC自动拾取方法

岩石超声检测中最重要的一个环节是初至的拾取,然而该项工作往往费时费力,拾取精度受人为因素影响较大。为提高声波速度检测、声发射定位、以及超声层析成像的应用效率和精度,本研究将地震学中应用比较广泛的AIC初至自动提取技术引入到岩石超声检测中,并进行了适当改进。利用改进前后的AIC方法,自动拾取仿真信号和实际信号的初至,并利用长短时窗比方法(STA/LTA)和手动方法拾取了初至,同时分别与设定的实际初至进行对比。根据实验结果,对于信噪比较低的信号AIC方法要优于STA/LTA方法;改进前的AIC方法适用于起跳干脆、幅度变化大的信号,而改进后的AIC方法则适用于起跳较平缓的信号,且拾取到的初至与手动拾取的初至更加接近。     

强噪声环境下基于信噪比的地震P波到时自动提取方法

大数据量、强噪声环境给地震P波到时的自动提取带来很大挑战.针对此问题,本文通过构建特殊的特征函数,建立SNR与STA/LTA的内在联系,提出两种基于SNR的地震P波到时自动提取方法,即基于SNR的STA/LTA方法与基于SNR的综合方法.这两种方法分别是运用SNR概念对传统STA/LTA方法和STA/LTA与AIC综合方法的改进.仿真分析结果表明：对于弱噪声环境（10 dB）和一般噪声环境（6 dB）,本文方法较传统STA/LTA方法对地震P波到时提取的准确度更高;而对于强噪声环境（3 dB）,本文方法仍能准确提取地震P波到时,而传统STA/LTA方法则出现了较大的误判率（10%）与漏判率（65%）.本文方法为STA/LTA赋予了明确的物理意义,使其阈值的选取建立在严密的数学推导之上.另外,本文方法在进行地震P波到时自动提取的同时,兼具数据预处理功能,无需额外的基线校正或高通滤波,因而具有较好的实时性.

     

微地震事件初至拾取SLPEA算法

微地震事件初至拾取是微地震数据处理的关键步骤之一.实际微地震监测资料中存在大量低信噪比事件,而传统方法对这些事件的应用效果并不理想.为了克服传统方法抗噪性弱的缺点,本文通过综合地震信号与环境噪声在振幅、偏振以及统计特征等方面的存在的差异,设计了一种针对低信噪比微地震事件的初至拾取方法——SLPEA算法.为了检验本文方法的可行性和有效性,分别对模型数据和实际资料进行了处理,并将处理结果与传统方法及手工拾取的结果进行了对比.分析表明,利用本文方法得到的初至到时与手工拾取结果的绝对误差平均值仅为1.33×10-3s,小于3个采样点;方差为3.21×10-6s2;初至到时在手工拾取结果±0.005 s误差范围内的个数占总数的95.8%.这些参数值均优于传统方法的同类参数,证明了本文方法的可靠性.     

近震信号检测参数设置研究

地震信号检测是进行各种地震数据分析和处理的首要任务,STA/LTA方法具有算法简单、便于实时处理等特点,被广泛应用于地震信号检测.结合实际震例数据研究STA/LTA方法进行地震信号检测的各种影响因素,得到该方法进行检测时最合理的参数设置范围.     

利用标准时频变换方法在强噪声环境下无偏拾取地震P波、S波到时

地震P波、S波到时是精确分析地震水平位置、深度与速度结构等的重要参数,如何准确拾取P波和S波到时是地震学的一项重要的基础工作.大数据量与强噪声环境给地震到时的自动拾取带来了很大挑战.在频率域中可将信号与噪声分离,但会造成震相的偏移.针对上述问题,本文在STA/LTA、AIC方法的基础上,引入了标准时频变换（Normal Time-Frequency Transform,NTFT）,结合信号时间域与频率域特征,提出了基于NTFT的STA/LTA方法,以及基于NTFT的AIC方法来拾取P波和S波的到时.基于NTFT的STA/LTA方法通过构建即时频率约束的特征函数,以增强地震信号振幅响应的变化特征.基于NTFT的AIC方法则根据NTFT的变换系数定位即时频率-时间基准点,通过滑动窗口直接对标准时频谱进行AIC处理拾取最佳到时.本文采用了不同强度噪声的60组合成数据和105组实测地震数据对方法的可靠性进行检验.以人工拾取到时为参考,实测数据中NTFT-STA/LTA方法拾取P波、S波到时的均方根误差分别为0.36 s和0.56 s;NTFT-AIC方法拾取P波、S波到时的均方根误差分别为0.25 s和0.35 s.相比于STA/LTA、AIC方法,NTFT改进后的方法提高了P波和S波到时的拾取准确率,为强噪声环境下的地震波形到时拾取提供了新思路.

     

上海地震台阵的标定方法

地震台阵标定可以校正视慢度和后方位角，从而进一步校正震源位置，有助于提高地震定位精度及地震类型鉴别研究等。此外，台阵标定也可校正由于台阵接收系统而导致视慢度和后方位角的偏差。