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。     

力平衡加速度计在线动态测试方法的实验研究

为了提高强震观测系统中力平衡加速度计动态测试的效率并降低成本，本文提出了利用力平衡加速度计内的自标定机构进行在线动态测试的方法。通过对比力平衡加速度计的绝对测试和在线测试实验结果，证明自标定机构可以代替超低频标准振动台来进行力平衡加速度计的动态测试。     

中国RJL—1力平衡加速度计的实验分析

本文给出哈尔滨国家地震局工程力学研究所制造的中国力平衡加速度计(RJL-1)的理论和实验分析。研究发现,此传感器的传递函数与美国的力平衡加速度计(FBA-1)相同。同时观察到,用单自由度粘滞阻尼体系表示感传器的反应,对于接近于和高于自振频率的频率是不适当的。     

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。     

基于精确权函数的仪器响应失真校正方法与算例

当前,经仪器响应失真校正后,加速度计有效观测频带通常为0至1倍自振频率,这限制了强震仪应用领域的延拓。有鉴于此,本文提出一个基于精确权函数的仪器响应失真校正方法并给出一个验证算例。分析表明:较之现有方法,新方法兼有高精度和高效率的优点,并可以将力平衡式加速度计的有效观测频带至少延拓3倍,对于拓展强震仪的应用领域具有重要意义。     

近场数字强震仪记录误差分析与零线校正方法

本文对数字强震仪记录进行了误差分析,并对国家强震动台网入网的5种型号数字强震仪系统作了振动台对比试验,分析了该系统加速度记录积分后速度和位移时程零线漂移的原因.本文提出了加速度记录的零线漂移校正方法和校正准则.为了印证零线校正方法的可靠性,对振动台试验中强震仪记录到的加速度两次积分得出位移时程与试验时记录到的绝对位移进行比较,计算位移和振动台绝对位移完全一致;对2008年5.12汶川8.0级大地震和1999年台湾9.21集集7.6级地震现场加速度记录两次积分后得出永久位移与两次大地震的GPS同震位移进行比较.结果表明,该方法对大地震近场仪器墩会发生倾斜或产生永久位移时加速度记录的零线校正有明显效果,可以给出加速度积分后的速度和位移并符合校正准则.本文方法解决了对大地震近场地面运动的研究停留在对峰值加速度和反应谱的研究阶段的困惑,满足了结构抗震对地面永久位移的需求.     

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.     

铁磁钻具引起测斜仪方位角误差的校正方法研究

基于煤矿井下近水平钻孔姿态测量的实际需求,阐述了采用三轴加速度计与三轴磁强计构成磁测斜仪测量钻孔倾斜角、工具面向角和方位角的具体方法,分析了影响测量精度的各种误差来源.针对铁磁钻具引入的附加干扰磁场会造成方位角测量误差,提出了借助当地地磁场对方位角误差进行校正的方法.测试结果表明,相比于使用前、后无磁钻具时方位角的测量结果,去掉测斜仪前后的无磁钻具并采用该校正方法,仍可获得高精度的方位角.该校正方法只需在软件算法上做改进就可以使测斜仪钻铤抛掉配套的前、后无磁钻具,在保证测量精度的同时大幅节约了仪器成本并拓宽了测斜仪的应用.     

SLJ型宽频带大动态力平衡三分向加速度计的设计与研制

文中详尽介绍了三分向力平衡加速度计的技术性能、工作原理和理论计算，给出了技术指标鉴定实测结果和获取地震记录的时程曲线。     

强震加速度记录仪器失真校正计算方法的改进

本文对中国制造的电流计记录式加速度仪RDZ1-12-66记录的振幅失真校正方法进行了改进,针对微分-积分运算过程,提出:第一,用一种新的微分变换公式代替目前通用的中心差分法,对于采样率为100点/秒的等间距离散化加速度记录,校正频率可以高达45赫兹,并具有较高的精确度;第二,在进行仪器失真校正运算之前,对积分所得位移数据先进行一次基线修正,消除长周期误差对仪器修正计算的影响。实际处理结果表明,该方法能更有效地校正仪器的失真和充分保留记录中有价值的高频分量。     

位移换能型加速度计中电子力与机械力的比例设计

分析了力平衡式加速度计中机械平衡力与电子反馈力之间的比例关系；阐明了加速度计系统参数的设计方法。     

六自由度地震动测量方法及其误差分析

根据无陀螺捷联惯导原理,提出一种用八支力平衡加速度计测量六自由度地震动的方法,并对该测量方法的误差进行了分析。     

利用强震记录校正的芦山7.0级地震峰值加速度震动图

运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果及中国西部地区地震动参数衰减特征,估计了2013年4月20日芦山7.0级地震加速度分布图.利用地震后获得的强震记录计算了强震台站观测值与借助经验性衰减关系估计值之间的系统偏差,进一步修正了峰值加速度分布图.结果显示,由于芦山地震属于高角度逆冲型地震,加大了震区的震动程度,特别是震中附近30km范围内震动程度比校正前的结果更高.     

强震记录仪器响应失真校正的权函数方法—时域离散序列数值分析方法与应用研究之二

简要评述了现有强震记录仪器响应失真校正方法的优点和存在的不足。在文献[1]的基础上，提出了对强震记录进行仪器响应失真校正的权函数方法，并推导建立了相应的计算公式。通过设计真实地震动为已知的算例，对加速度摆和速度摆强震仪的未校正记录，和用不同方法获得的校正记录的精度（或误差）进行了对比分析。理论和算例分析表明，本文方法简单、实用，具有很高的计算机精度且无稳定性问题。     

强震记录与地震烈度的仪器测定实例

“十五”期间,四川强震台网将达到211个子台的规模。若仅按强震观测最基本的技术目标,用足够长的时间收集足够多的强震记录为抗震设计理论服务,显然未能尽其投资潜力。为此,我们将中国地震局工程力学研究所固化在该所GDQJ-1A数字强震仪内的烈度模式识别算法提取到台网中心计算机的后台,使“十五”建设采用的所有强震仪均“升级”成为可以现场测定地震烈度的设备。本文以2005年1月5日马尔康日部5.0级地震为例,展开强震台网的烈度测定和震灾快速评估。     

用有限强地震动记录校正等震线的估计研究

选用获得了加速度记录的2011年4月10日四川炉霍MS5.3及2011年8月11日新疆维吾尔自治区克孜勒尔自治州阿图什市与伽师县交界MS5.8地震,研究其快速生成震动图的偏差校正方法;通过台站实际观测值与借助经验性衰减关系估计值之间的残差分析,提出了利用台站数据对缺少台站地区借助经验性衰减关系估计值的对数偏差校正方法; 并比较了圆和椭圆衰减关系模型的对数残差及震动图的分布形态．结果表明, 适合于当地地震动衰减关系plusmn;3倍标准差的标准能够识别一些台站异常数据, 如炉霍MS5.3地震中炉霍地办强震台近场峰值加速度的高频脉冲引起的异常数据;对数偏差校正方法适合于地震动强度速报中缺少台站数据地区借助经验性衰减关系地震动参数估计值的系统偏差校正;圆衰减关系模型只能控制震动的程度,不能控制其分布形态．明确的地震震源机制、震源破裂过程、当地的地质构造背景及余震分布等信息有助于修正震动图的分布形态．      

数字化力平衡加速度传感器设计与应用

在传统模拟式力平衡加速度传感器技术的基础上,通过改进传感器机械结构、内嵌高精度采集器等方法,设计了1款数字化力平衡加速度传感器。针对传感器中三通道模数转换要求完全同步、高分辨率、高采样率等技术难点,本文选用高精度ADS1294模数转换器,以同1个驱动信号完成三通道同步模数转换,实现低干扰、高分辨率的模数转换;采用高速ARM微处理器对模数转换数据进行大容量数据存储、高速数据通讯、数据处理、波形显示和电源管理;采用高精度线性电源芯片作为可开关控制的高精度电源,实现仪器整机低功耗管理。该数字化力平衡加速度传感器实现了大动态测量范围、三通道同步数据转换、高达1000Hz的采样率,且具有网络通讯接口等功能。     

力平衡式加速度传感器的性能评价方法

以SLJ-100型力平衡式加速度传感器为例,介绍了力平衡式加速度传感器的工作原理及系统动力方程。基于系统动力方程,计算了功能试验响应及频率响应,以功能试验为基础,建立一套确定传感器固有频率及阻尼比值的方法。分析试验结果表明,阻尼比值对传感器的幅频特性及相频特性具显著影响,其最佳选择范围为0.68~0.70。最后以传感器的自振特性及性能评价为基础,提出了基于功能试验的力平衡式加速度传感器的性能评价方法。