速度传感反馈地震计工作线圈与第一级运放参数的噪声匹配

合理选择速度传感反馈地震计的工作线圈参数,使之与第一级运算放大器的噪声参数"匹配",就可以设计出自身噪声较低的反馈地震计.探讨了在追求地震计自身噪声最低的前提下工作线圈参数与第一级运放噪声参数之间的关联匹配问题,并给出了定量计算公式.本文用等效地动速度来研究反馈地震计的噪声问题,不仅避免了不同反馈方案的影响,而且使研究结果可直接与最安静台址噪声谱对比,效果直观明了.     

地震计低自噪声测量及参数建模

本文提出一种基于对比法测定地震计相对传感参数,并考虑分向对齐误差计算地震计自噪声,再利用连续3天以上的自噪声数据提取获得地震计低噪声数据的方法。通过理论分析和实际数据计算检验表明,采用这一套方法提取地震计的低噪声数据,对数据选择的要求大大降低,有利于客观、稳定地获取地震计的自噪声数据。此外,通过参数建模,获得地震计自噪声曲线的拟合多项式,直接计算自噪声参考频点数值,可以避免在实际曲线上读数时受到的计算误差引起的波动影响,得到客观、稳定、可靠的地震计自噪声参数数据,有利于地震计性能比较评价。最后作为实例,给出了采用本文算法计算出的4种国产地震计的自噪声模型及低自噪声参数。     

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°.     

地震计自噪声的研究

仪器的固有噪声水平是地震计的关键技术指标。 如何降低仪器的自噪声是地震计设计中需要解决的重要问题。 本文分析了产生地震计自噪声的两个主要噪声源: 布朗热噪声和电子噪声(1/f噪声), 以及它们对地震计传递函数的影响。 分析了三种地震计所记录的地震台台基噪声, 并且通过试验来检验仪器噪声对地震计观测数据的影响。     

地震计灵敏度的对比测量法

本文提出一种地震计灵敏度的对比测量法, 该方法将被测地震计和一台校准过的地震计比邻、 平行摆放, 共同记录地振动数据, 通过对比分析两台地震计的输出信号, 计算被测地震计的灵敏度。 与振动台测量法相比, 该方法成本低, 与电测法相比, 不需已知地震计的标定常数, 是一种简单易行、 精度高的地震计灵敏度测量方法。     

地震台站标准化中地震计防震加固装置试验分析

本文根据地震观测台站标准化对地震计等专业设备开展防震加固的要求, 对地震传感器加装防震装置后开展振动台测试与台站观测数据一致性分析。 振动台测试结果表明在振动台面出现PGA大于103.2 cm·s^-2时, 地震计出现了明显位移现象, 因此, 建议地处场地烈度大于Ⅶ度区台站地震计须加装防震装置; 我们采用平方相干方式对台站观测数据进行一致性分析, 通过频域与时域对近震和远震记录进行对比, 发现加装防震装置与未加防震装置地震计系统一致性无明显差异。     

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.     

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。     

三地震计法精确测定地震计自身噪声研究

地震计自身噪声是地震计的一个重要技术指标,目前地震行业标准采用两地震计法,利用观测数据和地震计的传递函数,得到地震计自身噪声谱。两地震计法必须事先知道地震计的精确传递函数,而传递函数的测定误差给自身噪声的测定精度带来较大的影响。三地震计法在频域内用相关分析法得到地震计自身噪声谱,不需要知道被测地震计的传递函数,只利用三分向记录波形的互功率谱和自功率谱计算得出自身噪声谱。     

多通道相关分析用于宽频带地震仪自噪声检测

将多通道相关分析方法用于宽频带地震仪的自噪声检测,测量分析了Reftek 130、130 B和130 S三种地震数据采集器的自噪声检测结果以及14套Reftek 130 S连接Guralp CMG-3T地震计的自噪声一致性检测结果,同时给出了地震计的三轴正交性估计.结果表明:Reftek数据采集器设置为普通增益时在0.3 Hz以上频段自噪声高于Guralp CMG-3T地震计自噪声,设置为32倍高增益时在测量频段远低于地震计自噪声;测量的多台Guralp CMG-3T地震计自噪声结果在不同频段一致性差异较大,垂直向分量0.3 Hz以下频段可作为一致性比对参考频段,采集配置选择普通增益时0.3~2 Hz频段可作为数据采集器一致性比对参考频段;Guralp CMG-3T地震计三轴正交性误差估计平均在0.5°以内.     

海边半地下地震台站隔振槽防水设计解析

针对地震台站特殊工艺要求,独立的地震计墩不允许配置钢筋,独立的地震计墩不允许埋设止水带,且地震计墩和主体建筑之间可能存在沉降,导致隔振槽、地震井套管位置不能采用常规防水处理,尤其地震台站位于地下或半地下时,隔振槽位置防水处理为设计重点。针对海边地下、半地下地震台站,通过对比分析隔振槽位置防水做法,得到最优的防水技术措施。地震计墩、隔振槽、地下室底板分别进行防水处理,采用防水砂浆、防水卷材、HDPE膜、非固化橡胶防水涂料等综合防水技术措施。为类似地震台站及有隔振要求部位的防水设计提供参考。     

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明：测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_L3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。     

光纤振动传感之一:旋转测量技术及其地震学应用

地震波场可分解为三分量平动和三分量旋转运动.旋转分量包含重要的波场梯度信息,是地震波场重建的关键要素,但过去由于缺乏稳定的高灵敏度旋转测量仪器,它在不同的地震学应用中常被忽略.光纤旋转地震仪是率先打破测量仪器缺乏困境、最先实现商业化的旋转地震仪,也是目前最有发展前景的地震波旋转直接测量设备.光纤旋转地震仪基于Sagnac效应,并依托成熟的光纤陀螺技术实现振动的旋转分量测量.它具有纯光电传感不受平动影响的测量优势;并且能够在高灵敏度和宽频带旋转测量的基础下实现设备的小型化,有利于旋转测量的应用推广.因此,光纤旋转地震仪和传统的地震仪将形成互补,实现旋转和平动六分量(6C)的观测,更好地提取地震波场特征,提高振动监测能力,有效改善震源过程反演、地下结构成像和地震破坏机理研究等应用.本文主要介绍光纤旋转测量的基本原理、旋转地震学的应用及其潜在应用前景.     

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。     

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。     

基于背景噪声的烈度仪、强震计及地震计性能对比分析

通过在陡河地震台架设地震计、强震计及烈度仪3类仪器进行同台址观测,对记录的背景噪声进行RMS值、功率谱的计算和傅里叶谱分析,总结3类仪器的记录波形特征,对比分析3类仪器的地震监测能力。研究结果显示:宽频带地震计可以对背景噪声在全频率域内进行有效完整的记录;强震计只能对大于0.1 Hz的天然噪声进行有效记录;而烈度仪的记录则完全是仪器自噪声,其无法有效记录地脉动。