FBS-3A型反馈式宽频带地震计电流标定方法研究

随着时间的推移和环境条件的缓慢变化，地震计各部件的性能参数会有所改变，及时了解这种变化并加以控制和调整，有助于提高地震计输出结果的可信度．所以，一台地震计无论在交付使用前，还是在使用过程中，都需要进行标定．目前，比较常用的标定方法有方波电流标定和正弦电流标定．本文从系统分析的角度出发，在分析得到地震计传递函数的基础上，将方波电流标定和正弦电流标定过程进行理论抽象，进而在复频域对两种电流标定过程进行仿真推导；并在此基础上，讨论了方波电流标定输出曲线与地震计固有参数之间以及正弦电流标定的稳态输出与标定电流之间的关系，并且论述了两组特定频率正弦电流的标定输出之间的关系．最后，作为理论分析在实践中的具体应用，给出了两种电流标定过程在实际工作中的应用方法．本文旨在阐明两种常用的电流标定方法的物理意义，对地震计的调试及应用有积极的参考作用．      

精确测定地震计传递函数

提出联合阶跃标定与带精确电流测量的正弦波标定来确定地震计传递函数的方法。首先,使用阶跃标定确定地震计等效机械摆的自振周期和阻尼,得到地震计低频特性。随后,使用正弦波标定并引入电流测试技术,测定地震计全频段频率响应,幅频响应更加准确,同时可获得相频响应。最后,构建与地震计传递函数特征一致的结构来描述传递函数,采用最优化方法拟合求取地震计传递函数。该方法具有原理清楚、操作简单、易于实现、结果精确等优点,特别适用于地震计用户测试、地震计传递特性与厂方参数及各地震计间一致性和长期稳定性的验证,结果符合反馈型地震计传递函数特点。     

On-site calibration of air-coil sensor for transient electromagnetic exploration

This paper proposes a time-domain fitting method for on-site calibration of the air-coil sensor. The air-coil sensor has been widely used in transient electromagnetic exploration. Due to limited bandwidth of the coil, the output signal is distorted, causing a phenomenon known as the transition process. To accurately measure the magnetic field from the output signals, the relationship between the coil induced electromotive force and the output voltage must be confirmed by on-site calibration, which requires high calibration accuracy and demands simple operation, portable equipment, and adaptability to the environment. Conventional frequency response methods, however, requires a uniform magnetic field with various frequencies to obtain the frequency response curve of the air-coil sensor. The time to acquire the signal correlates with the number of test frequencies, and the equipment used to generate a uniform magnetic field must be tailored to the shape of the air-coil sensor under test. This paper constructs a relationship between the calibration file and the zero-input response of the air-coil sensor and designs an optimization algorithm to suppress the soil eddy current effect. This on-site calibration method lifts the dependence on the uniform calibration field and reduces significantly the time required for calibration. The calibration source can be generated by cutting off the voltage source in parallel to the calibration coil, which greatly reduces the cost of the signal generator and provides a better solution for realizing the embedded self-test devices. Experimental results show that the proposed method effectively improves the calculation accuracy of the apparent resistivity.     

地震计线性误差精确测试

利用同步测试标准地震数据采集器标定电流的地震计线性误差测试方法,避免了标定信号输出电流波动对地震计线性误差测试的影响,按DB/T 21—2007规定的方法进行数据处理,并判定结果是否符合DB/T 22—2007的要求。实际测试表明,该方法测试精度可以达到0.000 5%,满足测试线性偏差小于0.01%的需要,且操作简单,无额外设备要求,可行性高,可在固定地震台站、野外等条件下使用,具有较大的应用价值。     

FBS-3A型反馈式宽频带地震计的传递函数

FBS-3A型反馈式宽频带地震计是目前广泛使用的一种地震计．对其传递函数开展相关研究，对仪器的使用、观测数据的分析，以及仪器的设计开发具有十分重要的实际意义．本文运用系统分析方法，从阐明仪器的工作原理入手，详尽地推导了该地震计的传递函数（包括标定过程的传递函数和测量过程的传递函数）；在此基础上，分析了其零、极点在复频域的分布情况，从而提供了将该地震计系统从一个高阶系统简化成为一个二阶系统的依据．此外，还以传递函数为基础，对该地震计的频率特性进行了数学仿真计算.      

高斯牛顿迭代法在地震计传递函数计算中的应用

介绍了利用地震计对阶跃电流标定或稳态正弦电流标定的响应波形获取地震计传递函数的方法。对阶跃标定电流的响应波形进行傅立叶变换(FFT)和扣除阶跃信号频谱的运算获得地震计的幅频特性;从稳态正弦标定电流的响应波形可直接提取幅频特性,然后用高斯牛顿迭代法拟合出地震计传递函数的各个系数。该方法的最大优点是只需要已知幅频特性或其有限离散点的数值就可以拟合出地震计的传递函数,较目前常用的需要同时已知幅频和相频特性的拟合方法更为方便和实用。     

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。     

宽频带地震计的安装

简要介绍了地震噪声的一些特点、环境因素影响宽频带地震计产生噪声的机制,并针对这些特点介绍了安装宽频带地震计的一些隔热保护方法和需要注意的事项,最后从检验系统安装与运行状况的角度,介绍了地震计的标定和台站噪声检测问题,列举了作者在宽频带测震台站建设中的工作实例.     

Transfer function of FBS-3A feedback broadband seismometer

IntroductionFBS-3A feedback broadband seismometer is a sensor suitable for digital telemetered seismic network observation, which was developed in a key project among the (Eighth Five-Year Plan( to meet the demand for the development of earthquake and premonitor digital observation experiment system (ZHAO, et al, 1997; ZHUANG, 1995).FBS-3A is quite different from conventional mechanical seismometers because electronic feedback technology is applied to it, as a result the measurement ba…     

FFT和DFT在地震数据采集器幅频特性测试中的应用

在进行地震数据采集器的幅频特性测试中,当标定信号频率稍高时(约为采集器采样率1/5以上),采集器输出的正弦波形发生畸变,无法人工读取正弦波峰值.为了解决该问题,本文提出了基于离散傅里叶变换(DFT)的积分恢复算法,将该方法与快速傅里叶变化(FFT)谱分析方法同时应用于一台高精度地震数据采集器的幅频特性测试数据处理.结果表明这两种算法均能标准化、高精度地完成采集器幅频特性标定数据的计算.其中基于DFT的积分恢复算法的计算程序操作简单,能够高效率地完成数据采集器的幅频特性检定工作;并且该方法还可以应用于地震数据采集器的线性度测试.      

Adaptation of the S-5-S pendulum seismometer for measurement of rotational ground motion

The Russian electrodynamic seismometer model S-5-S has been adapted for the measurement of rotational ground motion. The mechanical system of the original S-5-S seismometer consists of electrodynamic sensing and damping transducer coils mounted on an asymmetrical double-arm pendulum. This pendulum is suspended on a footing using two pairs of crossed flat springs, which operate as the axis of rotation. The pendulum is stabilised by an additional spring. The S-5-S can be used either as a vertical or as a horizontal sensor. The adaptation of the S-5-S seismometer described below involves removal of the additional spring and installation of an additional mass on the damping arm. Strain gauge angle sensors are installed on one pair of the crossed flat springs. The main dynamic parameters of the rotational seismometer created in this way, i.e. the natural period and damping, are controlled electronically by feedback currents proportional to the angular displacement and angular velocity, both fed to the damping transducer coil. This new seismometer, named the S-5-SR, enables measurement of the rotational component of ground motion around the horizontal or the vertical axes. The output signal from this S-5-SR seismometer can be proportional either to rotational displacement or rotational velocity.     

高可靠深井地震计输出符合性检验

深井井下地震综合观测对仪器的可靠性要求很高,为满足高可靠性的要求,我们提出了基于6个斜轴悬挂平动分量传感器的高可靠深井地震计解决方案.使用该方案的高可靠深井地震计的可靠性是普通三分量地震计的20倍,为了最大限度发挥高可靠深井地震计方案的优势,需要掌握各分量的工作状态.本文研究了所有6个分量传感器输出波形的特征,提出垂直...     

微震监测系统标定信号的应用

徐州矿务集团有限公司三河尖煤矿建立了覆盖全矿井的KZ-1型微震监测系统,通过地面监测主机向井下各测站发时间同步校时信号,用GPS秒号起始去同步各个测站下位机时钟,保证了各测站之间相对时间精确度.KZ-1型微震监测系统的拾震器设置了双换能器,且各有一个独立的磁回路,通过地面监测主机向拾震器标定换能器发标定指令信号,信号检测换能器再将输出信号上传至监测主机,实现了即时定量标定.标定信号的应用使KZ-1型微震监测系统具备整个系统检测功能,包括灵敏度、频响特征以及各测站的时间同步误差.     

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。     

RSDA-1型24位水库地震数据采集器的标定系统

RSDA-1型24位水库地震数据采集器中标定系统是测定地震计和参数的关键工具,是评判台站每天工作状态是否正常的评判手段,是标定系统特性的必须环节.根据地震计和台站不同需要,需在采集器中设计4种标定信号,即脉冲标定、正弦标定、伪随机信号和高阶脉冲信号.本文主要介绍标定系统及4种标定信号在24位地震数据采集器中的设计和实现.     

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...     

A method for calculating the transfer function of digital seismograph system

With the development of science and technology, the digital seismograph system has been adopted in largequantities for earthquake observation in China in recent years, which will replace gradually the original analogseismograph system. This is a big leap in the earthquake observation. The digital seismograph system make it pos-sible for us to perform fast great earthquake reports, obtain more information from earthquake records, whichcomes from the Earth interior media and the source process, and carry out further the researches on seismic sci-ence.……     

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...     

高阶脉冲标定器及观测系统幅频特性

在前阶段理论研究的基础上,搜寻到了几种高阶脉冲波形,其频谱的低频分量平坦,高频分量更丰富。据此制成功能完善,性能优良的标定器。用高阶脉冲标定器产生的标定电流来激励拾震器,使观测系统产生相应的响应,由计算机采集该响应,并进行富氏变换及相关运算。由此可得到系统的幅频特性Ｋ（ω）,为暂态标定结果。对于速度 平坦型观测系统暂态标定与稳定态标定所得的特性曲线完全重合,即标定精度相同。     

山西永济地震台BBVS-60地震计标定异常原因分析

针对山西永济地震台BBVS-60地震计在脉冲标定及正弦标定中出现的异常进行分析,排查原因,找出地震计和数据采集器在安装、使用及运输过程中存在的问题,进行解决,并对今后的仪器运维工作提出合理的改进建议。