地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响

为探索地震烈度仪对卷积神经网络模型地震预警震级估计的影响,以2022年中国发生的5次破坏性地震(M_S≥5.8)为例,将地震数据应用到卷积神经网络震级估计模型中,分析引入烈度仪地震数据后的震级估计。结果表明:在P波到达后3 s,烈度仪和强震仪的单台震级估计误差主要分布在±1震级单位范围内;对于震中距100 km以内的数据,在P波到达后10 s内,与强震仪相比,烈度仪震级估计误差均值更接近0;对于信噪比小于20的数据,强震仪震级估计误差均值比烈度仪的震级估计误差均值更接近0,且烈度仪有更大震级估计误差的不确定度。此外,对于这5次地震,与强震仪相比,烈度仪的数量更多、分布更密,引入烈度仪地震数据后,卷积神经网络模型更快地获得鲁棒的震级估计。研究结果为地震烈度仪在卷积神经网络震级估计模型中的适用性提供了依据,也为地震预警系统震级估计提供参考。

MEMS地震烈度仪在结构地震反应观测中的应用

工程结构地震反应观测台阵获取常时和震时结构反应记录,是工程结构健康诊断和震害评估的重要技术手段之一。2019年,云南大理建设了一个由8个地震烈度仪测点组成的结构地震反应观测台阵,每台烈度仪内置一个3分向微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)加速度计。通过标准振动台检测,确定台阵配备的烈度仪的幅频响应特性曲线和线性度误差符合相关行业标准的要求。该台阵于2021年5月获得了大理漾濞地震序列的多次结构地震反应记录,本文选取其中3次M_(S)3.0~M_(S)3.2级地震,分析了观测记录的加速度时程、傅里叶幅值谱和信噪比等数据,由结果可知:该台阵可较好地记录幅值≥0.5 cm/s^(2)、频带1.0~39.0Hz的振动信号,对于近场小震具有一定的监测能力。

不同型号地震烈度仪振动测试对比分析

GL-P2B型和TMA-33型仪器是目前使用较为广泛的两种地震烈度仪,利用超低频振动平台系统为两种烈度仪提供稳定的不同频率和不同幅值的振动信号,获取两种烈度仪在同一振动平台下的输出响应,进而对两种烈度仪的线性特性和幅频百分比进行对比分析。结果表明:在线性测试中,GL-P2B在三个分向的线性度误差均要小于TMA-33,其拟合方程更加趋近于标准方程,其线性特性优于TMA-33;在幅频测试中,两种烈度仪在1~20 Hz的测试频率点上的误差百分比存在较小差异,但是在频率大于20 Hz时,两者则呈现出完全不同的走势,GL-P2B的误差百分比仍然处于较低水平,TMA-33的误差百分比则随着测试频率的增加而增加,GL-P2B在整个测试频率段内的稳定性优于TMA-33。

地震烈度仪壁挂安装架研制

为解决地震烈度仪壁挂安装,经过不断的测试、调整、优化,使用连接单元的铰接、锁紧构成稳固的三角连接制作了地震烈度仪在壁挂安装时的配套装置。地震烈度仪安装架安装方便,可以使地震烈度仪对准正北向。架设的地震烈度仪通过验收,为地震烈度仪的使用提供更理想的观测环境。

烈度仪记录与强震及测震记录的对比分析——以2015年河北昌黎M_L4.5地震为例

以2015年河北昌黎M_L4.5地震中测震、强震及烈度仪台站记录到的事件波形为研究对象,通过对比分析挑选的两组观测台站的记录波形以及不同台站的噪声记录特征,获得了烈度仪台站观测记录能力及特点的认识.结果表明:烈度仪台站产出的记录在部分频段(1—10Hz)与传统强震台站、测震台站均有较好的一致性,但在中长周期部分存在较大差异;在相同观测频带(0.1—10Hz)下,由烈度仪台站记录积分得到的速度时程、位移时程也与强震台站、测震台站的观测结果具有良好的相关性,说明烈度仪台站产出的加速度记录具有一定的可积分性;烈度仪台站记录的噪声水平远超出强震台站和测震台站,基本为仪器自噪声,不包含天然地脉动成分.此外,由于本研究所用的烈度仪采用了16位的A/D转换器,对震相到时的精确拾取产生了不利影响.综上,本文认为烈度仪台站较适用于中强地震的近场观测.

河北永清M 4.3地震北京烈度仪台网记录分析

2018年2月12日河北永清发生M 4.3地震,北京烈度仪台网共35个台站获得有效记录,记录最大峰值加速度的台站为丰台地震台(D0001),峰值加速度为10.76cm/s2,该台距震中约61km。本文对北京烈度仪台网获得的此次地震动记录进行了初步分析,并对3个同台址的强震动仪记录的数据进行了对比分析。结果表明,烈度仪记录计算得出的仪器烈度与强震动仪记录计算的仪器烈度结果具有较高的一致性,可用于烈度速报。

烈度仪用于地震预警的可靠性研究——以高雄M_S6.8地震为例

以2016年2月6日我国台湾高雄MS6.8地震中烈度仪观测网的实际记录为研究对象,通过对烈度仪台站的震相捡拾结果精度、峰值地震动衰减关系适用性、预警震级计算结果准确性等3方面的对比分析,研究了烈度仪用于地震预警时的优势和可靠性,并讨论了可能存在的问题和风险.研究结果表明:对于震中附近具有较高信噪比的烈度仪台站,采用现有震相捡拾方法即可获得较准确的震相到时信息;现有的地震动衰减关系并不完全适用于烈度仪台网,直接应用这些关系式时存在一定风险;基于密集布设的烈度仪观测台网,在较短时间即可获取大量信息,采用已有预警震级估算方法的计算结果有较高的准确性.

基于非对称传感器的地震预警与烈度速报综合用烈度仪

对典型的地震预警与烈度速报方法进行分析,提出了基于非对称传感器的地震预警与烈度速报综合用烈度仪,其由非对称结构的三分量传感器和基于ARM嵌入式系统的专用数据采集器组成。经过测试,该地震烈度仪的专用数据采集器具有大于107dB的动态范围;其非对称三分量传感器结构中,所选的单分量B类传感器的加速度误差小于0.8%,动态范围大于105dB,而所选的三分量C类传感器的加速度误差小于5%,动态范围大于61dB。该地震烈度仪的各项指标均满足地震预警与烈度速报综合应用的各项技术要求,且功耗低、成本低,适合于高密度布设。

面向地震烈度仪的现地地震动预测模型的构建与验证

利用初期P波预警参数构建现地地震动预测模型,使其在达到设定阈值时快速发出报警信息,是现地地震预警系统面临的一个关键问题,直接关系到发布信息的准确性和及时性。针对地震烈度仪基于微机电系统传感器记录到的数据质量较差,通过两次积分获取的位移存在较大偏差,会引起更多的误报和漏报,本文采用不同阶数(1—4阶)的巴特沃斯滤波器,分别构建了基于P波3 s和全P波段数据的位移幅值PD、速度幅值PV和加速度幅值PA与地震动峰值速度PGV和峰值加速度PGA的现地地震动预测模型,然后利用收集到的川滇示范预警网地震事件记录进行验证。结果表明,对于地震烈度仪微机电系统传感器的记录,采用1阶巴特沃斯滤波器处理、基于全P波段波形拟合获取到的PV与PGV的相关性和PA与PGA的相关性为两种最优现地地震动预测模型。具体应用时,应同时利用两种或两种以上的统计关系进行现地地震动预测,并将实际地震动观测值作为额外的判定条件,以降低误报率和漏报率。

地震烈度仪数据传输协议

中国地震烈度速报与预警系统建设即将全面启动,面对未来地震预警系统中大量地震烈度仪的接入,为了方便数据的传输、汇集、共享、使用和管理,设计一种地震烈度仪数据传输协议。本文介绍烈度仪数据传输协议设计思想和特点,并给出一种参考实现,重点表述各个模块的功能和逻辑关系。

MI 3000和GL-P2C地震烈度仪性能对比

在合肥地震台和安徽省地震局仪器检测室均架设MI 3000和GL-P2C地震烈度仪,分别进行同台址观测,对记录的背景噪声进行RMS值和噪声功率谱计算,对比分析2种烈度仪性能。研究结果显示:①自噪声水平:2种烈度仪水平向自噪声水平均约为垂直向的50%,且MI 3000地震烈度仪约为GL-P2C地震烈度仪的3倍;②频带范围:GLP2C地震烈度仪比MI 3000地震烈度仪频带范围更宽,且在0.1—40 Hz范围内,比MI 3000地震烈度仪记录信号的噪声功率谱降低约10 dB。分析认为,相对于MI 3000地震烈度仪,GL-P2C地震烈度仪性能更佳。

地震预警仪观测地脉动差异与评估场地条件的可行性研究

根据台站场地条件进行地震动参数校正,有助于提高地震预警的有效性和准确性。针对我国地震预警台网中部分台址场地条件信息不完整及观测仪器的多样性,通过采用不同灵敏度的力平衡式加速度仪、速度仪和MEMS烈度仪,同时进行大量不同类别场地的地脉动观测,多角度对比分析时、频差别,探讨基于地震预警仪观测地脉动评价场地条件的可行性。结果表明,加速度仪灵敏度越高,H/V谱比卓越频率越易识别;速度仪与力平衡式加速度仪观测的地脉动,三分向傅氏谱和H/V谱比的谱形与卓越频率均一致;与TAG-33M强震仪相比,TMA-53烈度仪观测的地脉动整体幅值略高,波形较差,但随着振幅增大趋于一致;在近80%的场地上,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动傅氏谱卓越频率相差<0.5 Hz;当幅值均方根值>0.05 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动竖向和水平向傅氏谱均趋于一致;当幅值均方根值为0.02 Gal~0.05 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动竖向和水平向傅氏谱谱形均有较高的相似性;当幅值均方根值<0.02 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动傅氏谱谱形相差较大,相似性低;依据TAG-33M强震仪观测地脉动H/V谱比的卓越频率判定场地类别,准确率达83.3%;TMA-53烈度仪观测地脉动的H/V谱比过于平坦,大多数场地上卓越频率识别困难。

简易烈度计设备选型及一般站台站建设

根据中国地震局和福建省地震局的部署,厦门地震勘测研究中心负责简易烈度计的观测网络系统建设工作。根据调研,选取了稳定性较好且有示范项目经验的台湾生产的Palert地震烈度仪,在厦门市、漳州市、泉州市和莆田部分地区建设了符合一般站场址勘选要求的300个台站,按照安装要求进行了300台烈度计的安装,为组建三网融合的地震预警与地震烈度速报台网奠定了良好的基础。