地震数据采集器自噪声检测研究

本文采用多通道相关分析方法测量并分析研究了国内地震观测常用的6种进口地震数据采集器的自噪声.结果表明:6种进口地震数据采集器无论在普通增益还是高增益模式下，当频带范围处于1 Hz以下时，自噪声均低于NLNM低噪声模型(灵敏度按750 V·s/m换算)；在低增益模式下，当频带范围处于1 Hz以上时，各数据采集器的自噪声与NLNM低噪声模型高低交错，须根据观测目的谨慎使用；Q330HRS和Reftek-130/130S型数据采集器的高增益模式较适合测量宽频带地震计的自噪声.      

流动宽频带地震计自噪声测试研究

分别采用双台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Holcomb双台法”)和3台地震计自噪声互相关分析法(以下简称“Sleeman多台法”)对CMG-3T、BBVS-120、STS-2型流动宽频带地震计进行自噪声测试研究.结果表明:Sleeman多台法因有效地规避了传递函数引起的误差,在处理流动宽频带地震计实际记录数据方面比Holcomb双台法更能有效地滤除背景噪声;在简单测试条件下,3种常用流动地震计的自噪声在0.06 ～1 Hz频带内均低于NLNM曲线,显示了相当好的噪声性能指标;在流动台阵观测过程中,地震计方位准确性以及地震计的保温防护措施是保证发挥仪器性能的重要因素.     

鹤岗地震台阵勘选数据分析

作为"一带一路"地震台网项目的子项目，鹤岗地震台阵区域位置特殊，在地震监测中担负着重要使命。2019年，黑龙江省地震局采用Reftek-130B地震数据采集器和CMG-3T宽频带地震计，完成台阵前期勘选工作，连续波形记录时间30天以上，波形记录质量良好。利用该台阵已勘选的15个点位连续波形记录，估计各点位功率谱，通过绘制概率密度函数图和单频曲线，初步分析该地区背景噪声变化特征。分析结果表明，各勘选点位的噪声功率谱密度相对稳定，部分点位受人类活动影响，在10 Hz以上存在突变，3-5、3-6、4-4子台高频变化较为明显，勘选点位的背景噪声变化特征可为今后的地震台阵建设提供依据。     

基于Matlab的地震计自噪声计算可视化软件设计

基于Matlab的GUI开发环境,采用三仪器法设计地震计自噪声可视化软件,通过对3台地震计同背景同时段原始波形数据进行去均值、去趋势值等一序列数据处理,并运用Welch平均周期法计算噪声功率谱密度,最终绘制完成自噪声功率谱密度曲线。选取山东省临沂市马陵山比测基地作为软件测试地点,以2组各3套地震计(STS2.5、BBVS-120地震计)观测系统作为测试样本,进行地震计自噪声分析,结果发现,STS2.5和BBVS-120型地震计UD向自噪声功率谱曲线在0.04—2 Hz频带内均低于NLNM,表明地震计噪声性能良好,从而验证了软件的可行性与准确性。     

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。     

CTS-1E、CMG-3ESPC-120型地震计工作参数对比分析

CTS-1E型、CMG-3ESPC-120型地震计安装架设在库尔勒地震台小泉沟观测点同一台基上，均使用EDAS-24GN型数据采集器进行实时数据采集，对比分析观测数据波形特征、地动噪声功率谱及动态范围等，明确2套地震计在实际观测中的性能差异，以便为地震监测数据分析及相关研究提供参考。     

BBVS-60、CMG-3ESPC型地震计工作参数对比分析

通过在同一地点、同一环境下安装架设目前新疆测震台网使用较为广泛的BBVS-60型、CMG-3ESPC型地震计,使用同一类型数据采集器进行实时数据采集,对观测数据的噪声水平、动态范围等指标进行对比分析,探寻两类地震计在实际工作中的部分性能指标差异,为今后开展地震监测及相关研究工作提供依据.     

BBVS-60型和CMG-3ESPC型地震计性能及记录数据相干性分析

BBVS-60型和CMG-3ESPC型地震计目前在国内测震数字台网中广泛使用，但两种型号地震计在性能和各类指标上均存在差异。本研究分别在山洞和地表两类不同观测环境的台站上安装BBVS-60型和CMG-3ESPC型地震计，对同点记录的数据对比分析，计算相同分量间的相干函数值。结果显示，在比测台址观测环境下，两种地震计在0.02—40 Hz （垂直分量）和0.04—40 Hz （水平分量）频段内具有良好的相关性，其中，记录数据在高频（10—40 Hz）和长周期频段（10—50 s）的相关程度受环境因素影响较大。此外，在工作频段内，两种地震计所记录数据的相关程度与输入振动的强度有很大关系。本文分析结果可为设备选型、震相分析以及地震工程研究提供参考。      

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。     

Seismometer self-noise estimation using a single reference instrument

A new method is presented for the self-noise estimation of a seismometer using a single, side-by-side, reference instrument and taking into consideration the misalignment in the orientation of both seismometers. The self-noise of seismometers is extracted directly from the measurements without using any information relating to the transfer functions. This procedure can be applied if the self-noise of the reference seismometer is well known and defined, or if the self-noise of the reference seismometer is sufficiently below the self-noise of the tested instrument and can be neglected. The latter case applies to this study. An algorithm is also developed where we apply self-noise data in order to determine the orientation misalignment between two seismometers, which is then resolved in three-dimensional space. This new method provides an estimate of the self-noise and can also be used to extract some parameters of the installed seismic system in comparison with the reference seismic system, such as generator constants and seismometer orientation or to eliminate unwanted noise sources, which have their origin in the seismic station’s design. The new technique was applied to the CMG-3ESPC and CMG-40T seismometers, where an STS-2 instrument served as the reference seismometer.     

用微型地下室坑式摆墩方式解决BBVS-60宽频带地震计零漂问题

分析了在四川省西昌数字测震台网"十五"项目中安装BBVS-60和CMG-3ESPC三分向宽频带地震计记录时遇到的零漂问题。通过实例证明了在一体化的地表观测房中,通过修建微型地下室构筑坑式摆墩的方法,能够有效解决由于环境变化产生的宽频带地震计记录时遇到的零漂问题,确保宽频带地震计正常记录工作。优点有:(1)满足了宽频带地震计对观测环境条件的要求;(2)大幅度降低了工程造价;(3)便于地震计维护;(4)有效地降低了地表噪声水平。     

Calculating the Station Corrections to Earthquake Energy Class and the Acoustic Impedance for Kamchatka Stations

This paper describes a method for calculating the station corrections to earthquake energy class and the acoustic impedance based on records of earthquake codas in the 0.8–1.8 Hz frequency band. The calculation is based on measurements of the relative coda level at two stations, with one of the two being used as the reference. The data were recorded by digital seismometers: CMG-3TB (GURALP), CMG-5TD (GURALP), CMG-6TD (GURALP), and GMS-AC-73i HHV (GeoSIG). We present estimates of class corrections for the Kamchatka network of seismic stations.     

On the suitability of 1 s geophone for ambient noise measurements in the 0.1–20Hz frequency range: experimental outcomes

Following the ongoing debate about suitability of short-period sensor for seismic noise measurements at frequencies lower than 1 Hz, in this study we compare recordings from two different seismometers (Güralp CMG-3ESPC and Mark L4C-3D) installed side by side in the GeoForschungsZentrum laboratory. The comparison carried out in terms of Power Spectral Density and coherency analysis shows an excellent agreement between the short-period and the broad-band recordings in the frequency band 0.2–20 Hz. Therefore, this result highlights that with a calibrated short-period sensor one can obtain the same results that would be obtained by using a broad-band seismometer in the band of engineering interest.     

利用主动震源检测汶川地震余震引起的浅层波速变化

为了监测汶川地震后断裂带附近的波速变化,2008年6月,我们利用快速响应探测系统,在龙门山断裂带北端进行了为期3周的连续观测实验.实验使用电动落锤作为主动震源,GPS连续同步授时的高精度数采作为接收系统.利用记录到的高时间精度观测数据,结合互相关时延检测技术,计算了P波和面波走时的相对变化,来表征地下波速的变化.我们观测到两次面波波速的异常变化,变化幅度最高达到2%,远远大于气压变化所能引起的波速变化.结合该时段内地震活动记录,我们认为面波的波速变化是由在附近发生的两次地震事件的同震效应引起的,该观测结果同理论计算结果相符.     

Comparative analysis of the characteristics of domestic and foreign broadband seismometers with capacitive transducers

A family of seismometers has been developed with capacitive transducers that convert the relative displacement between the inertial mass and the base of the device into an electric signal. The seismometers have high sensitivity and a unified electronic circuit, and they can be rather easily manufactured, installed, and calibrated. Mass production of these instruments looks promising. To assess the possibility of using these seismometers as substitutes for imported counterparts, a comparative analysis was carried out to study the performance of an SM-3E broadband sensor with a capacitive transducer and imported STS-2 and CMG-6T seismometers. Seismic recordings of these three instruments mounted on the same pedestal were statically analyzed in the time and frequency domains.     

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°.