莆田地震台铟瓦棒伸缩仪故障分析及维修技术研究

该文论述莆田地震台形变观测仪器SS-Y型铟瓦棒伸缩仪近几年来的故障,从电源、主机、传感器、线路故障等几个方面对故障进行整理、分类、统计。通过故障的表现形式分析故障原因,整理出不同故障曲线形态产生的原因。总结莆田地震台维修经验,结合其他台站经验,针对不同故障给出维修方案,可为其他相关地震台站提供借鉴。

易县地震台伸缩仪NE分量异常分析

易县地震台伸缩仪NE分量自2022年10月以来变化趋势发生转折,呈现张性趋势变化,总体变化幅度达2.1×10-6。为明确异常变化的原因,对观测数据质量和环境干扰等影响因素进行分析论证,利用不同的荷载模型定量计算3项干扰源对伸缩仪产生的应变影响。综合各项因素认为,易县地震台伸缩仪NE分量的异常变化为前兆异常的可能性较大,需要对该测项的后续变化加强跟踪分析。

基于ICEEMDAN和分布熵的SS-Y伸缩仪信号随机噪声压制方法

结合改进的自适应噪声完备集合经验模态分解(ICEEMDAN)与分布熵(DistEn),提出一种无需自定义算法参数、去噪效果较好的伸缩仪信号随机噪声压制方法。首先将伸缩仪信号进行ICEEMDAN处理,得到若干个本征模态函数(IMF);然后计算各IMF分量的分布熵值,根据不同分布熵值的大小和表征的分量信号混乱程度,有针对性地对各IMF进行取舍;最后进行线性重构。设计仿真信号去噪实验和SS-Y伸缩仪信号去噪实验,结果表明,基于ICEEMDAN-DistEn去噪模型的伸缩仪信号重构还原度较好,去噪效果显著,明显优于CEEMDAN-DistEn、小波去噪和卡尔曼滤波等去噪模型。

宜昌地震台山洞伸缩仪干扰分析

宜昌地震台新型SS-Y伸缩仪安装至今运行已有10年,本文采用Venedikov调和函数方法对宜昌地震台山洞观测SS-Y伸缩仪2014—2022年数据资料进行分析。结果表明:伸缩仪数据内在质量较好,两个分量潮汐因子远大于1;且NS分量观测精度优于EW分量。通过地球物理台网数据跟踪分析平台发现,宜昌台2014—2022年间SS-Y伸缩仪数据预处理前有各类干扰存在。经综合分析,归纳为4大类干扰因素(观测系统、自然、场地、人为)影响,数据曲线形态表现多具有突跳、台阶、断记、错误数据、同步趋势等基本特征。在对2021年2月21日发生的场地环境干扰进行数据滤波处理后,两个分量可清晰记录到尖脉冲爆破干扰。对这些干扰特征的归类甄别,可为台站形变伸缩仪数据日后预处理准确识别及异常判定提供参考。

乌兰浩特地震监测中心站伸缩仪干扰因素分析

选取乌兰浩特地震监测中心站2015-2022年伸缩仪观测资料,分析自然环境、人为因素、场地环境等干扰因素对观测数据造成的变化,其干扰特征主要表现为缺记断记、数据突跳、台阶、曲线粗糙、毛刺增多、固体潮畸变等。研究结果可为该站伸缩仪仪观测数据干扰识别及映震异常特征分析提供参考。

2023年土耳其7.8级强震前烟台台伸缩仪EW分量固体潮畸变

烟台台SS-Y伸缩仪EW分量在2023-02-06土耳其7.8级双震前2 d开始出现急速上升趋势变化,至6日凌晨开始下降,变化幅度达到9.58×10^(-8),震后维持快速上升趋势。对烟台台伸缩仪稳定性指标进行判定,认为仪器稳定;经现场核实,未发现环境干扰。最后对烟台台伸缩仪固体潮畸变特征进行分析,并基于畸变与远震前兆的关系进行初步探讨。

气压短时扰动对常熟台伸缩仪影响频段的分析

利用小波变换、相关分析和回归分析等方法,在时域和频域内研究气压短时扰动对常熟台伸缩仪观测的影响特征和机制。结果表明,影响频段主要集中在8-256 min;8 min以下气压影响较弱;8-32 min伸缩仪测量值与气压的相关系数、气压影响系数均由正值变为负值;32 min以上伸缩仪测量值与气压的相关系数的平均值大于0.7,气压影响系数呈高值且变化较为平稳。气压对NS分量的影响大约是EW分量的2.5-3倍。最后,使用小波分解与重构方法实现气压短时干扰的有效排除。

三种伸缩仪观测结果的对比分析

对目前台站使用的两类模拟石英管(SSY-Ⅱ)、数字石英管(SS-Y)与因瓦钢棒(SS-Y)三种伸缩仪的观测结果进行了对比分析,结果表明,模拟石英管伸缩仪(SSY-Ⅱ)、数字石英管伸缩仪(SS-Y)记录应变固体潮潮汐曲线均清晰、圆滑、抗干扰能力强、观测精度高;含铌因瓦钢棒伸缩仪(SS-Y)潮汐记录曲线不光滑,似乎叠加有某种干扰波,潮汐曲线畸变,观测精度不及上述两种石英管伸缩仪。

SS-Y伸缩仪新型标定装置的研制

介绍一种伸缩仪新型标定装置,该标定装置具有结构简单、重复精度好、位移常数恒定等特性,并只通过更改数采软件就能与现有伸缩仪系统的无缝结合。

福建省井水位、体应变仪与伸缩仪对汶川地震的响应分析

在对福建井水位观测值进行格值标定的基础上,分别对井水位、体应变仪、伸缩仪对四川汶川8.0级大震的体应变响应进行了分析。结果表明,上述3种观测系统的体应变响应约为10-7～10-8数量级,与月亮与太阳的起潮力所引起的二阶位的半日波的体应变相当。

日本7级以上双震前泰安台伸缩仪固体潮畸变

山东省泰安台SS-Y伸缩仪自1998年2月运行以来,EW分量仅出现了两次固体潮畸变变化,分别对应发生在日本的2003年9月26日8.0、7.1级双震以及2004年9月5日7.2、7.4级双震。异常变化量值分别为3×10-8、6.3×10-8,持续时间分别为7小时、3天;而且震前异常应变性质与震时山东省各台伸缩仪同震应变性质较一致,与测震仪初动反应的受力状态一致,异常信度较高。认为是板块边界俯冲带强震的静地震现象,并对异常产生的机理进行了讨论。

SS-Y型短基线伸缩仪及其标定装置

介绍了SS Y型短基线伸缩仪总体设计思想、整体结构和主要部件的工作原理及台站试验情况。试验结果表明 ,由于使用含铌特种因瓦棒 (为基线 )和高灵敏度的换能器、精密超微量标定平台以及有效的操作系统 ,在缩短基线的条件下 ,保持了高精度与高稳定性 ,在NS分量不大于 6m、EW分量不大于 10m的基线上 ,能记录到清晰的应变固体潮汐 ,其观测精度优于现有台站的观测水平 ,并彻底地解决了石英管炸裂、汞泄漏污染现象 ,同时 ,智能化记录控制器提高了自动化程度。

SS-Y伸缩仪灵敏度、分辨力、传递函数测试方法研究

结合大量实验数据,通过定量输入输出测试、固体潮推算测试和阶跃输入响应测试3种方法分别测试分析了伸缩仪灵敏度、分辨力和传递函数的特性,结果可知,拟定的方法可行。

SS-Y型伸缩仪安装中应注意的问题

对SS-Y型伸缩仪在运行与安装中需要注意的几个问题进行了探讨。

强降水对厦门地震台伸缩仪的影响

对厦门地震台伸缩仪趋势变化中出现的一些异常现象的研究表明,其异常并不是前兆异常,而是强降水的影响。

应用最小二乘法辨识SS-Y型伸缩仪的传递函数

给定SS-Y型伸缩仪系统阶跃信号输入,分别记录该系统的输入输出数据,得到系统的输入输出对。应用最小二乘法辨识出该系统的传递函数,并通过Matlab仿真验证了该系统传递函数模型的有效性。

利用伸缩仪观测资料检测地球自由振荡

运用云南省云龙地震台和山东省泰安地震台伸缩仪的数字化观测资料，利用功率谱密度估计方法，在没有对资料进行去固体潮处理的情况下，准确地获得了2004年12月26日苏门答腊9．0级地震激发的。S3～0S26基频球形自由振荡，并与地球初步参考模型PREM的理论自由振荡周期进行了对比，发现实测振荡周期与PREM预测的振荡周期基本相一致。

磁致伸缩仪超声空化流的三维非定常数值模拟

采用Singhal完全空化模型和SSTk-ω湍流模型结合动网格技术对磁致伸缩仪超声空化流进行三维非定常数值模拟。计算结果表明,由于变幅杆高频振动,在靠近试样表面附近局部流场的压力和空泡体积组分变化具有周期性,压力波动的最低值可达到汽化压力,该局部流场可发生空化。由于空化,试样表面压力波动具有脉冲特征。压力和空泡体积组分在试样表面近似呈环形分布。在同一环形区域内,压力和空泡体积组分存在无规律断续脉动。试样表面中心区域空泡经历两次振荡后溃灭,产生强烈脉冲压力,最大脉冲压力可达约14MPa。脉冲压力在试样表面按间隔环形区域分布,且随试样振动在相邻环形区域上交替出现。在磁致伸缩仪超声空化流场中,试件表面可近似多个声波发生源,各声波传播时相互叠加和干扰。在声波传播的过程中压力衰减很快,只是在距试样表面约20mm内,压力有明显波动。

用SSY伸缩仪资料研究巨大远震引起的振荡波及谱

选取四川省姑咱台和攀枝花南山台SSY石英伸缩仪观测资料,对2004年12月26日印尼苏门答腊Ms8.7地震、2003年9月26日日本北海道Ms8.0地震和2003年9月27日俄、蒙、中交界Ms7.9地震激发的振荡波列进行小波分解及谱分析,并与日常观测记录的分析结果比较。结果显示SSY石英伸缩仪记录资料给出的巨大远震激发的振荡波时间滞后,振荡波列的小波分解得到的谱结构的主要几种频率成分,与地球自由振荡的某些振型是一致的。

超短基线伸缩仪的研制

介绍USBE-1型超短基线伸缩仪总体设计思想、整体结构和主要部件的工作原理及台站试验情况。试验结果表明,由于开发了密封结构的高精度电容微位移传感器,缩短了仪器基线长度,在不大于1 m条件下也能记录到清晰的应变固体潮汐,满足了较小的工作空间及地震应急监测等需要。