宽频带负反馈地震计的实用标定方法

阐述了一种低成本有效标定宽频带负反馈地震计的方法，给出了实际标定结果和数据处理方法。

速度传感反馈地震计的环路噪声输出传递特性分析

反馈地震计自身的噪声输出决定了它的动态范围下限。反馈地震计的噪声主要由反馈环内有源器件产生。速度传感反馈地震计的环路参数和滤波类型将会影响环内不同位置的噪声输出传递函数。本文分析了4种一阶环路滤波器和零阶环路滤波器对环内噪声传递函数的影响,开环阻尼D1较小的一阶极点高通、一阶零点高通和双一阶环路滤波在抑制前向通道噪声输出方面具有潜力;一阶极点高通在抑制反向通道低端带外噪声输出方面有较好的性能。

速度传感反馈地震计的参数稳定性分析

从理论上定量分析机械摆和环路滤波等开环诸参数变化对速度传感反馈地震计闭环参数的影响。研究指出,在环路设计中可半自由选取的开环阻尼取值对参数稳定性有重要影响。过大或过小的开环阻尼取值均可能造成参数稳定性急剧变差,影响地震计在只标不调的状况下长期连续稳定工作。

反馈地震计低频扩展方法研究

根据反馈地震计的反馈模型推导传递函数,并将其频率特征分解为低频端和高频端两部分。基于反馈模型中低频端频率特性的二阶高通滤波器传递函数,提出低频截止频率扩展的方法,包括降低机械固有角频率ω0、增加摆的质量m、降低灵敏度Sv、增大反馈线圈阻值或减少线径、选用更高电阻率的线圈材料、使用更弱的磁场。通过井下反馈地震计实验,验证了其低频端扩展与理论推导的一致性。

速度传感反馈地震计的动态范围上限

在开环参数一定的条件下,速度传感反馈地震计中的环路滤波是影响地震计主要技术指标的关键环节之一。本文探讨了一阶极点高通、一阶极点低通、一阶零点高通、双一阶和零阶环路滤波在扩展地震计动态范围上限方面的优缺点。研究指出,对于用闭环反馈直接生成主导二阶极点的速度传感反馈地震计,一阶零点高通环路滤波的优点较多;若允许在环外生成主导二阶极点,则零阶环路滤波也不失为一个较好的方案。

设计速度传感反馈地震计的新方案新思路

在深入分析研究了速度传感反馈地震计传统设计方案的基础上,提出了技术性能更优的传递函数两步实现方案。两步方案为反馈环路设计带来的巨大灵活性,又促使我们跳出传统的“延长周期”模式的思路束缚,提出了单纯阻尼反馈环的设计新思路。理论计算表明,两步方案与阻尼环结合的设计可以使速度传感反馈地震计的技术性能达到更高境界。反馈深度大、环路稳定性好,动态范围大和极点稳性高使它明显优于传统设计方案。

宽频带地震计反馈模型分析及应用实例

根据宽频带地震计的反馈模型推导传递函数,简化为一个近似表达式,由此可以清楚看到地震计的机械电子参数是如何影响其幅度响应特性的。在EDAS-BS60一体化数字地震仪设计中,应用近似表达式来指导反馈系统参数的计算和反馈系统调试,可将EDAS-BS60内嵌反馈地震计的频率特性调整到与理论推导的传递函数相一致。

宽频带地震计数字反馈技术

反馈式地震计的出现在地震计发展历史上具有划时代意义,大动态、宽频带已经成为当代地震观测的主流技术,数字技术应用是地震计的发展方向。采用模拟反馈技术的宽频带地震计存在低频段自噪声高及系统受环境影响大等问题。实验结果显示,通过引入数字反馈技术,可以优化地震计的长周期噪声,提高系统稳定性,首次实现程控配置地震计的周期。

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 。

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 。

BKD-2型反馈式宽频带地震计传递函数分析

介绍了 BKD- 2型地震计的工作原理 ,并根据其物理原理和电路特性推导了它的传递函数 ,计算了幅频和相频特性。该地震计分别进行了振动台测试和电流标定测试 ,实测结果与理论计算结果进行了对比 。

力平衡反馈式地震计反馈力系数动态测试研究

力平衡反馈式地震计反馈力系数为多物理量复合的技术参数,对地震计的灵敏度和仪器响应起到至关重要的作用.现有的测量反馈力系数的方法通过测量磁缸磁感应强度、线圈长度和摆锤质量来进行静态计算测量,该方法频带窄,处于固有频率以内,且受摆的机械特性影响较大.本文提出一种在高于固有频率的频带上,利用不同频点上的相关物理量计算反馈力系数的动态测试方法,实现了测试过程与机械摆解耦,且其标定与摆的机械特性无关.实验测试表明,该方法在6倍固有频率以内测量结果稳定,相对精度为4%,绝对精度为0.29 m.s^(-2)·A^(-1).与传统方法相比,该方法频带更宽,动态范围更大,测量过程操作简单,对地震计灵敏度自检具有重要意义.

基于加速度计的强震近场速度观测配套仪器的研制

目前我国测震台网采用统一的2 000 Vs/m灵敏度,该灵敏度适用于观测微小地震和中强地震。但对于区域内发生的强震,台站使用该灵敏度的反馈式地震计会出现限幅现象,这就影响了台网在震级测定中的作用,且不利于地震波形的研究。本文在现有的"三分向力平衡式加速度计"产品基础上给出可供台站速度观测使用的硬件设计和系统指标测试结果。设计通过一个生成主导二阶极点并完成一次积分的电路转接盒,将三分向力平衡式加速度计输出的加速度波形变换为区域台网使用的工作周期为60 s或120 s、工作阻尼为0.707的速度波形。利用本文介绍的转接盒可以将现有的强震台站产出不限幅的地动速度波形。

负电阻反馈式地震计的自标定技术

针对负电阻反馈式地震计缺乏标定线圈无法进行现场标定的问题,研制了一种可内置于地震计内部的相对标定系统,该系统在信号线圈内接入阶跃电流,通过电磁感应对摆体施加阶跃加速度激励,测量仪器的暂态响应输出求解得到地震计的传递特性.文章首先推导和建立了自标定模型,设计和制作标定电路,采用L-M法求解地震计的传递函数,分别对三台样机进行了自标定和振动台标定实验.实验表明两种标定方法的结果较为一致,相对误差在5%以内,证明了这种自标定技术的有效性,实现了该类型地震传感器的灵活标定.

磁通门磁力仪探头定向角度与准确度标定分析

乌鲁木齐地震台迁往呼图壁,采用传统方法对地磁仪进行安装调试,对探头不同定向角度下日变化进行准确度标定,每个角度观测一天,持续9小时。因对仪器系统零场漂移值估计不足,探头定向角度范围偏小,建议取值范围±500 nT(约±1°),受绝对观测精度及磁通门磁力仪影响因素的制约,取100 nT作为步长较好。实验认为,定向角度与日变化准确度标定精度无明显统计关系,认为影响磁通门磁力仪数据质量的主要因素是人为影响和仪器自身零场漂移过大。