延边地震台VS型垂直摆倾斜仪曲线形态分析与讨论

来源:用户上传      作者:

　　摘要 本文通过对延边地震台帽儿山形变站VS型垂直摆倾斜仪多年观测资料的曲线形态变化进行分析和讨论，根据其数据正常变化趋势以及受干扰而出现的异常形态的举例分析，认为VS型垂直摆倾斜仪能够真实反映固体潮的变化，并可以为地震预报工作提供形变资料。
　　关键词 VS型垂直摆倾斜仪；倾斜固体潮；调零；标定
　　中图分类号P312 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）49-0084-02
　　0 引言
　　延边地震台形变站根据中国地震局“九.五”项目的实施，2002年增设VS型垂直摆倾斜仪观测。该仪器以分钟采样率工作，每日生成分钟值和整点值采样数据，能够记录到清晰的固体潮汐与各种信息。多年来垂直摆倾斜仪运行情况较好，γ均值中误差、外精度、Mγ加权平均等指标均达到较高水平，为地震监测提供了可信度较高的形变观测资料。
　　1 观测洞室概况
　　延边地震台地处我国唯一的深震区、举世瞩目的长白山火山就在辖区内。形变站位于，离延吉市10km的帽儿山山根处。 形变观测洞室位于延吉市帽儿山防空洞里面，其山洞长300m、台基为安山岩，岩体完整，山洞覆盖层110m，洞内年温度变化±0.2℃，日温变幅小于0.03℃，相对湿度小于90%。台站观测墩均根据仪器的安装要求设计建造。附近没有居民点，主要干扰来自大风和暴雨。
　　放置安装VS型垂直摆的洞室，洞长300m，中间有4道水泥密封门和五道塑钢门，用聚乙烯泡沫板做保温罩密封仪器。可以排除环境因素直接对仪器的影响和仪器自身的不稳定等因素。用于安放仪器的石墩系花岗岩，建于1987年，长1.2m，宽0.5m，稳定性好。
　　2 仪器基本状况
　　2.1 仪器工作原理
　　VS型垂直摆倾斜仪由柔丝、摆杆和重块3部分组成。垂直摆在没有振动的条件下处于铅垂状态，当发生倾斜变化时，摆平衡位置发生变化，摆和支架之间的相对位置发生变化，电容式位移传感器的动片和定片之间的间距也相应的发生变化，通过传感器转换成电信号并加以放大，就可将摆的微小位移转换成电信号。通过高精度的测微系统，测量摆的位置的变化之后可以清晰的记录到倾斜固体潮。
　　2.2 主要技术参数
　　VS型垂直摆倾斜仪主要技术参数如下：折合摆长10cm，电容测微器精度0.0001μm，仪器分辨率0.0001角秒，仪器线性度<1.0%，仪器日漂移0.005角秒，输出信号量程： ±2V，电源范围AC 220V±10% 、 50Hz±5%、 DC +12V±10%。
　　3 前兆数据文件生成
　　VS型垂直摆倾斜仪两个方向（EW、NS）以采样间隔为分钟记录前兆数据，并每日生成EW、NS向分钟值文件和整点值文件。两个方向分钟值和整点值文件名规定如下：
　　分钟值：台号 1 手段代码缩写 月 日 . 年
　　整点值：台号 6 手段代码缩写 . 年
　　其中台号是地震台代码，采样率是数据记录的间隔时间（1表示分钟值，6表示整点值），手段代码是仪器的测项代码（83表示NS、84表示EW），扩展名是年。另外文件名中月是以16进制数来命名（1,2・・・・b,c ）。
　　4 正常观测曲线形态
　　正常情况下，VS型垂直摆倾斜仪EW、NS方向固体潮基本上一日两潮一大一小，记录非常清晰。曲线基本上呈两峰两谷的状态，与正弦波相似，反映了潮汐规律。
　　5 人为干扰变化形态
　　VS型垂直摆倾斜仪具有高精度的测微系统，在观测当中需要一些检测仪器和调试，因而受到调仪器、标定等人为的影响。
　　5.1 摆体调零
　　在长期的观测过程中，机械部分和电路部分均会产生漂移。当仪器配套的数采电压值超过±2.0V时应及时机械调零，否则会缺记。
　　优化机械设计可以提高仪器的稳定时间。由于仪器测量的绝对范围小、精度高，考虑到观测中长期积累变化造成的测量值偏离线性范围，因此，设计了倾斜仪的调摆机构，将动板调整在零位附近，以保证测量值的线性关系。
　　5.2 仪器标定
　　为了检验仪器的稳定性和校核稳定性变化后仪器的测量值，需要对倾斜仪的测量进行定期标定。每次标定后与上一次标定的格值进行误差计算。在一定的范围内，如果所标定的格值误差≤5%，说明仪器稳定。
　　6 自然干扰变化形态
　　6.1 大风影响
　　因观测室所处的帽儿山地势较高，周围没有挡风屏障，仪器观测容易受到大风的影响。这种影响具有随机性，但不会改变固体潮总体变化形态。干扰影响最显著的特征是固体潮记录曲线出现明显的波动，这是因为风力会使地壳的负载加大，使地壳应力、应变随着风力的强弱呈现出起伏变化。图1为2006年2月8日大风时垂直摆两向分钟值曲线图。图1中可以看出，仪器的NS分量波动比较严重，与西南风相对应。
　　
　　图1延边台大风时垂直摆NS、EW向分钟值图
　　6.2 暴雨影响
　　每年7月至8月是本地区降雨频率最高，降雨量最多的时段。大量的雨水增加对山体的负荷加重，导致记录曲线漂移
　　6.3 其它干扰
　　 VS型垂直摆倾斜仪观测中受大雪、气流、温度、停电等干扰，其中受停电干扰的比较多。解决方法主要有仪器系统主机的供电采用UPS供电，这种供电方式可以去除谐波对记录的影响。但使用大功率生活设备时也对仪器造成谐波干扰，导致记录曲线畸变，因此一般采用设备供电线路和台站生活用电线路分开，避免对仪器的谐波干扰。
　　7 结论
　　 通过对延边地震台VS型垂直摆倾斜仪正常观测曲线形态与各种干扰典型例子分析，初步认识干扰所造成的曲线形态和原因，为在观测资料分析及预报工作中排除干扰、提取映震信息提供一些经验。
　　
　　参考文献
　　[1]王曰风，张秀萍，等.2007.怀来地震台线应变观测中的干扰及消除方法[J].地震地磁观测与研究.
　　[2]中国地震局监测预报司.地壳形变数字观测技术[M].北京：地震出版社，2003.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-8812217.htm