利用功率谱检测气枪信号

使用北京台网记录的数据,利用功率谱方法对中海油渤海勘探部在渤海湾进行的气枪试验进行了分析。通过北京台网部分台站噪声功率谱与含有气枪信号信息的噪声功率谱进行的比较,发现频率0．2Hz左右含气枪信号信息的噪声功率谱明显高于不含气枪信号信息噪声功率谱。     

利用固定台站分析长江激发气枪信号特征

地学长江计划安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,并结合由109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km~2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明:150km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1nm;2气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;3台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了保障。     

利用固定台站分析长江激发气枪信号特征

“地学长江计划”安徽实验是以气枪震源为核心的大型主动源探测实验。通过在长江安徽段20个固定点定点激发气枪震源,结合109个固定台站、11条流动测线组成的观测网络,首次利用主动源实现了对长江流域安徽段约6万km2面积的三维地下结构探测。本文利用固定台站对长江激发气枪信号进行了分析,结果表明,长江中气枪信号激发效果良好,固定台记录中气枪信号可识别的最远距离达300km。对气枪信号绝对振幅的研究结果表明：① 50km处的气枪信号约为10nm量级,200km处的气枪信号小于1 nm;② 气枪信号强度的空间分布存在一定的方位各向异性,可能与长江的几何形状有关;③ 台站背景噪声对于提取气枪信号至关重要,高质量的固定台网为识别nm量级气枪信号提供了可能。     

计算台站接收函数的最大熵谱反褶积方法

提出一种在时间域采用最大熵谱反褶积提取台站接收函数的方法,以最大熵作为自相关函数和互相关函数的递推准则,利用Toeplitz方程及Levinson递推算法,得到预测误差滤波系数的递推公式,从而计算台站接收函数．外推运算过程中,反射系数总是小于1,保证了最大熵谱反褶积的稳定性．时窗外数据熵极大提高了接收函数的分辨率．合成地震图与实测地震图的检验表明, 最大熵谱反褶积是一种在时间域测定台站接收函数的有效方法．     

以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性

文中利用我国海城和唐山地震１９０条强震记录和美国西部１３８条强震记录研究了以反应谱和功率谱密度函数表征的强震运动的统计特性。反应谱用最大地面加速度归一化，即表为谱放大系数，功率谱密度函数用金井清谱描述。文中研究了参数的统计值和依赖性，以及谱放大系数和金井清谱参数与场地条件、震源和震中距等之间的相关性，分析比较了中美两国强震运动谱的统计特性，并对我国地震工程应用的强震运动谱的统计参数值的选取提出了建议。     

利用气枪主动源资料研究高频GPS与强震仪信号特征

高频GPS在地震学研究中起着重要作用,然而其地震信号的稳定性和适用范围仍不清楚;由于气枪震源可重复性比较高,可提供定量的震源波形信号进行分析,特别适于对仪器的信号特征进行分析和标定.我们根据2016年5月在福建漳州南一水库的气枪主动源激发观测实验获取的高频GPS与强震仪资料,对比分析了不同频率下高频GPS和强震仪的信号特征.研究发现：（1）气枪的沉放深度、枪阵的尺寸以及水深影响两者信号相关性;（2）高频GPS记录到的位移信号与强震仪仿真的位移信号具有高相关性,且在10~60 s频带内两者的波形相关性最高;在长周期上,高频GPS比强震仪稳定性更高.对比发现高频GPS可以作为地震观测的"位移计",在大震的近场观测中具有其独特的优势,可以作为地震仪观测的有效补充;同时,高频GPS可以应用于地震预警与烈度速报以及快速确定大震破裂过程等工作中.     

红山台ELF电磁场功率谱密度的时间分布特征

利用红山地震台ELF极低频观测数据处理得到不同观测分量、不同频率功率谱数据的时间序列,并通过对数据进行作图分析,得出红山台电磁场功率谱密度的时间分布具有如下特征:(1)电磁场功率谱密度均具有夏强冬弱的季节分布,呈正弦波形态,夏季变化幅度是冬季的1~10倍不等;(2)不同频率上,各测项功率谱密度无多年趋势性变化特征,年际变化幅度小于年内1~3个数量级。     

内蒙古地倾斜观测主要干扰信号的功率谱密度特征

选取内蒙古地区地倾斜观测资料的正常背景和受大风、降雨、气压干扰及地震波影响的典型数据,采用功率谱密度(PSD)分析方法,对其正常背景和4种主要干扰信号的功率谱密度特征进行分析。结果表明,在正常背景下,每日PSD结果基本一致,秒采样较分采样数据可多获得8.3 mHz～0.5 Hz频段的高频信息;大风干扰对大于10^-3 Hz频段产生影响,并对秒采样数据会造成第二类地脉动噪声信号能量显著增加;降雨干扰主要影响低于10^-4 Hz频段,对秒采样数据的0.01～0.10 Hz频段还会产生一定影响;气压干扰影响的是10^-4～10^-3 Hz和0.01～0.10 Hz频段,对秒采样数据可能会引起第二类地脉动噪声信号能量的明显增加;地震波影响的频段范围、噪声变幅与观测仪器记录到的地震波最大振幅、持续时间呈正比。这4种干扰信号均表现为影响频段内背景噪声明显高于平静日。     

不同深度布设台站的噪声及信号幅值特征分析

为探究地震观测中地震计检测到的噪声和信号强度均受其布设深度的影响,本文首先对CPUP和LPAZ两台站布设的不同深度地震计所得到的数据进行噪声水平和地震信号对比;其次采用对比功率谱密度的方法对两台站不同通道采集到的不同时段的噪声数据进行分析;最后比较两台站不同通道采集到的整月数据的噪声幅值、信号幅值、信噪比特征。结果显示:深度较大的通道,其噪声功率均值较小;当事件信号到来时,较深通道的地震计检测到的信号和噪声幅值比较浅通道均有所减小,在信号和噪声幅值均减小的共同影响下,信噪比有一定程度的变化,其中LPAZ台站的信噪比提高较为明显。      

气枪主动源与天然地震信号的传播特征对比研究

应用S变换对比分析云南宾川地震信号发射台单次气枪激发信号与同当量天然地震信号在传播过程中的波形和频率特征,并基于参考台聚类分析结果,对其他接收台站的地震信号进行线性叠加和相位加权叠加,研究结果表明:(1)气枪信号传播过程中主频为3~6 Hz,可以在距离为151 km的台站检测到信号,传播过程中能量衰减较慢。天然地震信号主频较高,在传播7.7 km时的主频为10~20 Hz,传播距离约为60 km,传播过程中能量衰减较快;(2)经过2 000余次的线性叠加和相位加权叠加,可以分别在距离为225 km和350 km的台站检测到气枪信号。与天然地震信号相比,气枪信号数据丰富、衰减慢、传播距离远,利用气枪数据可以研究更大范围的地壳介质结构。     

对应地震反应谱的当量功率谱密度函数的数值算法

提出根据地震反应谱曲线求解当量功率谱密度函数曲线的一种数值算法,为结构随机地震反应分析中确定和计算地面运动功率谱密度提供依据。在相对位移谱与结构相对位移响应峰值的均值之间建立联系;在现有迭代方法的基础上,对算法公式作进一步的推导和整理,将迭代计算转变为线性方程组的求解计算,进而避免迭代方法的不收敛。通过对数值计算结果的分析发现,由于规范反应谱曲线存在斜率突变,采用本文算法计算出的功率谱密度曲线在规范反应谱曲线的两端和分段转折点处会出现倍周期分岔甚至混沌现象。为此建议适当增加低频范围内离散频率点的数目,且采取整体光滑的反应谱曲线,从而提高计算结果的稳定性。     

流量异常的统计特征及其映震效能的综合评价

本文通过对国内外２９个地下水流量震例资料的整理和总结，分析了震前流量动态的时、空分布和形态特征，客观评价了流量动态的映震效能及对应力应变的反映能力。文中还对流量动态映震敏感的原因进行了分析讨论。并分别从岩土力学和地下水动力学的角度探讨了流量异常形成的机制。     

地动噪声功率谱及动态范围的一致性分析

在和田地震台阵中心子台安放9台CMG-40T型短周期地震计,采用EDAS-24IP数据采集器进行数据采集。对同一时段观测数据的地动噪声功率谱、动态范围等参数进行测定,并对测定结果进行对比,在使用者的角度分析该类型地震计的一致性。     

地震动演变功率谱模型参数的统计建模

工程上常将规范反应谱拟合的确定性取值作为地震动演变功率谱参数,这虽然便于工程应用,但同时存在明显弊端:一方面,参数并非从实测强震记录中获得,具有较强的经验性;另一方面,确定性参数生成的地震动样本过于规则,且工程特性单一,无法全面地反映地震动的随机性。为了克服上述难题,从PEER的NGAGWest2地震动数据库中筛选1 766条主轴方向的实测强震记录,并根据《中国地震动参数区划图》建议的场地类别和聚类方法划分为15组;随后,识别实测强震记录的演变功率谱参数,并结合K-S检验和BIC信息准则,确定每个参数最优概率模型;最后,根据演变功率谱参数统计建模结果,结合降维方法,生成了Ⅱ类场地与Ⅲ类场地的代表性时程。与《建筑抗震设计规范》中建议取值不同,研究参数来源于实测地震动,且具有随机性,避免地震动样本工程特性的单一化和规则化。     

m序列的功率谱密度分析，兼论伪随机信号电法仪的抗干扰性

近年来,基于伪随机信号系统辨识的“伪随机信号电法仪”受到广泛关注.普遍认为,伪随机信号电法仪具有两大优点：抗干扰能力强和一次观测便可获得大地阻抗频谱的高效性.本文基于对m序列的功率谱密度的计算和分析,探讨了伪随机信号电法仪的抗干扰性能.结果表明,至少对于频率域伪随机信号电法仪来说,与采用正反向连续方波的传统频率域电法仪相比,在相同供电电流强度条件下,其有效信号强度大约降低■倍(N是m序列的位数);伪随机信号电法仪一次观测获得多频点频率响应的高效性,是以降低各个频点上的有效信号强度为代价的.这都不利于提高仪器的抗干扰性能.     

地震地面运动功率谱密度函数对结构弹塑性反应的影响分析

本文产生了几组不同功率谱密度函数的人工波,计算其单自由度延性反应谱及三个四层剪切型结构的弹塑性反应,从中观察地面运动功率谱密度函数对结构弹塑性反应的影响。从中可看出,地面运动的功率谱密度函数的形状和面积,特别是低于结构基本频率的那部分功率谱面积对结构弹塑性反应的大小起着主要的影响。     

UPS设备对测震台站信号影响的分析

根据测震台站供电技术系统的实际问题,分析了由于UPS供电导致部分测震台站信号畸变的原理,给出处理类似问题的参考意见,对提高测震台站数据可用性将起到一定作用。     

利用深源远震记录波形研究台站区域的介质结构

本文通过北京房山周口店台维开克型地震仪的两个深源远震记录波形实例,阐明了借助综合地震图的计算来研究该台站下方介质结构的方法。 文中给出14个典型模型的综合地震图与观测波形的对比分析。结果表明,应用本文提供的方法,对介质模型的可接受程度,可由理论波形与观测波形的可相比拟程度进行判断。文中据此给出了该台站下方的介质结构模型。     

利用深源远震记录波形研究台站区域的介质结构

本文通过北京房山周口店台维开克型地震仪的两个深源远震记录波形实例,阐明了借助综合地震图的计算来研究该台站下方介质结构的方法。 文中给出14个典型模型的综合地震图与观测波形的对比分析。结果表明,应用本文提供的方法,对介质模型的可接受程度,可由理论波形与观测波形的可相比拟程度进行判断。文中据此给出了该台站下方的介质结构模型。     

地球主磁场空间功率谱的变化特征

根据第8代IGRF模型，计算分析了1900－2000年地球磁场和分量X，Y，Z的空间功率谱的变化特征。结果表明1900－2000年主磁场的空间功率谱呈减小趋势，由功率谱随谐波阶次n的变化关系得出的非偶极子场的等效磁源位于核幔边界附近，而且其位置随时间变化，用n=1,2两阶谐波的谱得到的等效磁源位于地球内核边缘，1900年以来离开地心一直向外增大。