PCA优化CEEMD的DSQ水管倾斜仪信号随机噪声压制方法

提出一种基于主成分分析(PCA)优化完备集合经验模态分解(CEEMD)的DSQ水管倾斜仪信号随机噪声压制方法CEEMD-PCA。该方法融合了相关系数、分布熵、MSE、R^(2)、SSE、RMSE、MAE、MAPE等8个IMF分量质量评价指标,借助PCA实施指标值矩阵的降维压缩,将其转化为一个能代表全部不同类型指标特点的新参数,并构建IMF分量质量综合评价函数,根据分数排名结果完成原始含噪信号的线性重构。仿真信号和实测信号去噪实验结果皆表明,CEEMD-PCA模型优于卡尔曼滤波、70阶低通FIR滤波等经典模型,能提高原始信号的信噪比,精准完成信号重构,更好地保留有效成分。

浅议降雨对丰宁台水管倾斜仪的干扰与排除

选取2021—2023年丰宁地震台DSQ水管倾斜仪和气象三要素观测资料,通过对降雨量与观测数据做相关性分析和褶积滤波分析,并通过褶积滤波法与多元回归法消除降雨的滞后效应,判断降雨与水管仪应变量之间的关系。结果表明:丰宁DSQ水管倾斜仪趋势转折与降雨有关,观测数据日变化幅度与降雨累积值存在良好的线性关系,与瞬时降雨量之间没有明显的相关性,在响应时间上存在1天的滞后;褶积滤波能较好的消除降雨引起的阶变,但未能完全消除2021年6—9月水管仪降雨后NS向南倾、EW向东倾的状态,可能还受到其他因素影响。

腾冲地震台老洋河观测站水管倾斜仪干扰分析

腾冲地震台老洋河观测站DSQ型水管倾斜仪观测曲线南北向和东西向自2023年1月底以来偶尔出现小幅台阶。通过对此异常出现的干扰因素进行排查,认为此类台阶是由水管倾斜仪钵体内胶水脱落部分溶解于水造成。此类异常特点主要表现为:异常前期水管倾斜仪观测曲线偶尔出现小幅台阶;异常中后期台阶幅度和出现频率都逐渐增加。通过清理水体杂质能减少台阶出现频率,但不能根本解决,清洗钵体后更换水体才能彻底消除台阶。

DSQ水管倾斜仪信号随机噪声压制研究

基于自适应噪声完备集合经验模态分解CEEMDAN和小波去噪,提出一种DSQ水管倾斜仪信号随机噪声压制方法。首先将信号进行CEEMDAN分解,得到若干个本征模态函数IMF,分解数量随不同信号噪声动态变化;然后计算每条IMF和原信号的相关性系数,对处于系数阈值范围内的IMF作小波变换处理;最后执行线性重构,得到去噪后的信号。仿真和实际去噪实验结果表明,随机噪声压制效果明显,信号有效成分保留比率较高,优于其他同类方法。

泾县地震台DSQ水管倾斜仪观测资料典型干扰分析

通过对泾县地震台DSQ水管倾斜仪近几年的观测资料进行梳理归纳,分析常见干扰情况,主要为人为干扰、降雨干扰、观测环境干扰等,在曲线形态上表现为毛刺、高频扰动、趋势倾斜等;同时,选取某一典型干扰进行数据的趋势性相关性分析,判断干扰与数据变化之间的拟合关系,了解各种干扰因素的突出特点,总结归纳常见干扰特征,为进一步提升干扰识别、做好数据预处理及应用提供参考。

乌兰浩特地震台水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪测值同震响应差异

使用乌兰浩特地震台水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪记录到的同一地震事件的地倾斜响应数据,对比分析了二者的同震响应特征。结果表明,水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪测值最大响应幅度都与震级间呈中等程度正相关;水管仪测值响应延迟时间与震中距间呈中等程度正相关,垂直摆测值与其呈强烈正相关;水管仪测值响应持续时间与震级间呈强烈正相关,垂直摆测值与其呈中等程度正相关。

蓟县地震台VP型宽频带倾斜仪和DSQ型水管倾斜仪同震响应对比分析

选取2019年蓟县地震台VP型宽频带倾斜仪和DSQ型水管倾斜仪记录的10个地震事件,基于前兆台网观测数据跟踪分析平台,对比分析2套观测系统的同震响应参数。在分析过程中,以2019年12月15日菲律宾棉兰老岛M_(S)6.8地震为例,进行震相识别和快速傅里叶变换分析,并以2017—2019年日本岛弧地区地震记录为例,对比分析同震形变波振幅与震级的关系。分析结果表明:(1) 2套观测系统记录的最大响应幅度、响应延迟时间、响应持续时间具有一定规律和差异性;(2)在频率响应上,VP型宽频带倾斜仪记录波谱信息丰富,可识别P波、S波、面波,而DSQ型水管倾斜仪记录波形频率集中分布在2—32 min;(3)对于日本岛弧地区5—7级地震,VP型宽频带倾斜仪记录的波形振幅A与震级M的指数关系明显,而DSQ型水管倾斜仪对5级地震映震能力不强。

五指山台水管倾斜仪北南向变化的异常判定

五指山台DSQ水管倾斜仪北南向自2017年5月持续南倾。排除观测系统、洞室温度、辅助观测资料情况和周围环境因素变化等多方面原因,利用观测资料内精度质量评价分析、数字化前兆异常识别等方法,结合GPS及重力场变化,综合认为,五指山地震台DSQ水管倾斜仪北南向南倾变化为正常区域背景变化趋势,非前兆异常现象。

2 m短基线水管倾斜仪的设计

DSQ型水管倾斜仪自1998年研制以来已经在台站稳步运行多年。为了保证水管倾斜仪观测信噪比,其基线长度最短达到5~10 m,过长的基线使得地震台站可以放置仪器的洞室减少,在山洞中开挖长距离洞室的成本高。针对现有水管倾斜仪存在的不足,研制了一种新型短基线水管倾斜仪,将其基线长度设计在2 m以内,采用较高精度的差动电容式位移传感器测量地壳倾斜变化。

漾濞Ms6.4级地震云南省水管倾斜仪和洞体应变仪同震响应特征分析

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震引起了省内水管倾斜和洞体应变观测同震响应。通过分析省内水管倾斜仪和洞体应变仪的震时观测资料,研究各测项对漾濞6.4级地震的同震响应特征。结果表明,云南省内水管仪和洞体应变仪的台站均记录到此次地震,同震响应形态分为振荡型、振荡—阶变型、阶变型三类;不同台站相同类型仪器的同震响应幅度有很大差别;同一台站同一仪器不同方向上记录波形幅度也有差别;且云南省水管倾斜仪和洞体应变仪观测对漾濞地震的阶变响应表现出分区特征,漾濞周边大部分台站多测项出现大量阶变响应,其中,较典型的有云县台和云龙台洞体应变仪,震动幅度最大的台站也多集中于漾濞周边。分析认为,漾濞地震产生的能量对大理及周边临近地区影响较大。

水管倾斜仪观测受水库荷载影响实例分析

河北省易县地震台DSQ型水管倾斜仪NE向2022年2月14日以来观测数据曲线出现趋势下降E倾变化,年变观测数据曲线不同于往年。对该异常进行了分析,并结合三维集中荷载模型模拟计算结果表明:2022年2月14日-4月6日旺隆水库共泄流总库容量达到279.5万m^(3),造成倾斜变化理论值为1.27×10^(−7),高于倾斜干扰的限定指标1.455×10^(−8)一个量级,推测旺隆水库泄流荷载是造成易县台水管仪NE分量加速异常变化的主要因素。

蓟县台水管倾斜仪NS向加速北倾异常分析

蓟县水管倾斜仪NS向观测自2014-04-01开始出现加速北倾异常变化。通过观测系统检查、周边环境调查,开展了异常分析工作。结果表明：1）2014-03-31更换水管N端传感器对水管倾斜仪观测造成一定程度的影响。类似的变化在2009-04更换W端传感器后也出现过。2）04-01～11台站南侧于桥水库以高达50m3/s的速率泄水也是导致异常的原因。对比发现,往年水库大速率泄水期间水管NS向相应地出现过短期加速北倾变化。3）利用三维集中载荷模型开展水库载荷变化影响理论分析,结果表明,04-01～11的平均泄水速率大幅超过库容变化临界速率理论计算值,并且期间倾斜水平方向变化理论值与同台的水管倾斜、垂直摆倾斜NS向观测实际变化量基本一致。从量化角度证实,水管倾斜NS向观测加速北倾变化确实含有水库大速率泄水的影响。4）04-11后库容增加,水管倾斜NS向观测仍呈加速北倾变化,5月中旬后逐步恢复,异常持续时间和幅度均超出了实际泄水时间和理论计算结果。因此,水管倾斜NS向2014-04-01以来出现的加速北倾变化,不仅含有更换N端传感器的影响,也受到了于桥水库大速率泄水的干扰,作为地震前兆异常的可能性不大。

DSQ型短基线水管倾斜仪及标定装置的研制

阐述了具有国产化、小型化、数字化、智能化特点的DSQ型短基线水管仪的原理、结构与性能指标 ,并介绍了该仪器在 7个试验台 8条短基线上的试验与监测记录、精度估算结果。在全国 30多个台站与朝鲜平壤大成山地震台的推广证明 :该仪器在小于或等于 5m的洞体基线上均能取得清晰、光滑、令人满意的倾斜固体潮汐观测结果 ,成功率达 10 0 % ,精度达当今国际同类先进水平。

兰州形变台水管倾斜仪映震能力的分析研究

以兰州形变台FSQ水管倾斜仪1987年以来的观测资料为研究对象,从非潮汐和潮汐两个方面,利用形态分析法、曲线拟合、残差分析、潮汐因子动态分析、半日波大潮椭圆以及潮汐偏角分析等方法对数据进行了系统分析,研究了观测异常与地震的关系。结果表明该台的水管倾斜仪对邻区的中强地震有很好的中、短期响应。

水管倾斜仪与摆式倾斜仪抗干扰能力分析

在理论上对负荷引起的干扰大小进行了定量计算,并结合观测实际,对水管倾斜仪与摆式倾斜仪的抗干扰能力进行了分析。结果表明:同样的干扰源对摆式倾斜仪的干扰要大于水管倾斜仪的,同样的孕震信息也易于被摆式倾斜仪接收到。

库尔勒台水管倾斜观测资料质量分析

对库尔勒台2010~2015年的水管倾斜观测资料质量进行全面分析,结果表明资料连续、可靠,零漂小,精度高,相对噪声水平较低。观测山洞密封改造后减少了洞室内气流扰动,资料精度有较明显的提高。调零、仪器检查等人为干扰影响资料的精度。

天津蓟县DSQ水管倾斜仪故障诊断与排除

针对天津蓟县小辛庄山洞DSQ水管倾斜仪出现的2次因水质异常导致的故障事件,通过分析2次故障事件,判别排查方法的共性和差异性,确定故障产生的原因,并对故障判别及排查方法进行分析总结,旨在为今后蓟县台及其他形变台站发生同类故障现象的排查提供经验积累。

2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前邻近区域水管倾斜和伸缩应变观测结果

计算分析了2013年甘肃岷县漳县6.6级地震邻近区域300 km范围内6个定点形变台站2009-01-01~2013-07-21（地震前一天）26道水管和伸缩仪整点观测数据。通过对数据进行预处理和潮汐参数计算,初步评价了观测数据的质量,并给出了主要潮汐响应参数和平滑数据的日均值曲线。基于日均值曲线分析了形变速率的动态特征,展示了数据观测中较为明显的速率转折和突变,探讨了这些变化与岷县漳县6.6级地震之间的可能联系。

水管倾斜仪观测频带拓展方法研究

现有水管倾斜仪可清晰记录长周期固体潮信息,但由于其固有周期高,对短周期倾斜形变无法响应,易导致震前短临异常信息缺失。通过机械结构优化以降低仪器固有周期,拓展仪器的观测频带;采用更高精度的传感器和放大电路提高仪器信噪比,保证固体潮观测正常;最后通过连续对比观测,分析仪器频带拓宽后的观测数据差异。

2014年云南鲁甸M_S6.5地震前水管倾斜特征分析

选取2008年1月1日~2014年9月14日云南省前兆台网昭通、楚雄等6个台站的水管倾斜数据,通过对比同一台站、不同年份的水管倾斜年变曲线,对这6个台站的水管倾斜年变特征进行研究。对比分析了昭通、昆明等6个台站的水管倾斜在鲁甸MS6.5地震前的响应特征,结果表明：鲁甸MS6.5地震前昭通台水管倾斜EW向和楚雄台水管倾斜NS、EW向均表现出了一定的异常特征。