TY系列高精度体应变仪研制及映震能力分析与应用

文章综述了钻孔体应变仪的发展历程,针对体应变仪目前存在的稳定性和带宽不足、标定精度低等问题,创新与改进液压传感器、控制电路、标定方法等技术,研制出TY-2B型钻孔体积应变仪。改进的液压传感器提高了仪器精度,缩小了仪器体积;改善了控制电路,提高了仪器采样率、带宽及稳定性;创新的压电陶瓷标定技术提高了监测数据可靠性。测试结果表明改进型的TY-2B型体应变仪功耗低,小于3 W;长期稳定性好;灵敏度高,分辨率达到10-11ε;高频特性和低频特性好,采样率10~100 Hz,可采集完整地震应变波波形,固体潮波形清晰稳定;体积小重量轻,外径缩小至Φ89 mm,适用于Φ100 mm钻孔,长度1300 mm,重量45 kg,运输和安装方便。经室内检验、野外台站15年的测试,获取了良好的监测数据,体现了高灵敏的映震能力,龙门山北段体应变台站对2010年玉树地震及2023年土耳其地震的观测响应表明TY系列高精度体应变仪不仅是静态应变仪,还是宽频应变地震仪,具有动-静态标定能力,且相对于摆式地震仪有着极宽响应频带的独特优势,既可以观测地壳长期缓慢变形及其积累的特征,还可观测地壳破裂变形的瞬态细微特征。汶川地震以来青川—汉中地区体应变台站及2021年以来广州台站获取的监测曲线长期变化趋势与地震、构造地质等资料所反映的区域地质特征相符,表明TY-2B型体应变仪可在地球动力学研究、地质灾害预测预警等领域推广使用。

用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理

震源机制解,即对地震矩张量的推断,对于地震研究具有至关重要的意义.应变地震观测是张量观测,与摆式地震仪的位移矢量观测不同,可以为地震研究提供新的数据源.本文讨论用应变地震观测求解震源矩张量的基本原理.在距离震源足够远的地方,地震波可以看成平面波,其性质决定于震源矩张量.假设平面地震波的应变张量可以由震源矩张量通过坐标变换计算得到,就可以通过观测应变地震波求解震源机制.这个假设至少对于双力偶震源机制是成立的.由此可以证明,在理想的无限介质中,只要有两个以上不同地点的应变地震波观测,就可以解出震源矩张量.这为解决震源机制问题提供了新的方法.目前的地震矩张量求解方法需要两方面的条件:或者需要很多观测点(例如体波反演),或者需要长周期地震波资料(例如面波反演).这些方法只适用于分析比较大的地震.对于小震,因为通常其震中周围不会有足够多的摆式地震仪观测点观测到其地震波,而地震波周期又短,难以利用传统方法给出可靠的震源机制解,所以只需少数观测点就能求解震源矩张量的新方法特别有意义.用应变地震观测求解震源机制,可以给出更为精确的结果.

汶川大震时福建四种观测系统的体应变响应分析

采用福建省有关观测点的井水位、地震仪、体应变仪与伸缩仪的分钟值观测资料对福建地区对2008年5月12日四川汶川8.0级大震的体应变响应进行了计算,计算结果表明,由井水位、体应变仪与伸缩仪所得到的对汶川大震的体应变响应的振幅为10^(-7)～10^(-8),而由地震仪所得到的体应变响应要比前者大1个数量级;并对此差异进行了分析。

开辟应变地震学新领域的实验研究

之前的观测实验证明,YRY-4型四元件钻孔应变仪不仅可用于长周期变化观测,也可用于短周期的地震波记录。因为它与传统地震仪的观测对象不同,前者是张量,后者是矢量,所以能获得新的信息。在忻州开展的应变地震波观测实验,是一系列相关实验中的关键一环。实验拟选择现有忻州地区工作状况良好的5个四元件钻孔应变观测点,将观测采样率提高到100sps,除保证正常地震前兆观测外,对地震波进行记录。在此基础上,研究用钻孔应变观测资料解决:确定地震三要素、说明各种地震波的应变性质、识别主要震相以及求震源机制解的问题。该研究不但有实际的应用前景,而且有重要的理论意义。

光纤地震仪研究进展

光纤地震仪的传感部分和信号传输链路无电子器件,具有环境适应性强、分布式组网观测等优势,有望为深井、海底、火山等极端环境高密度地震观测提供新的技术手段。然而,现有光纤地震仪在拾振结构设计、系统传递函数研究、噪声水平抑制、频带拓宽等方面仍然存在挑战。本文根据不同的传感结构,分别综述了加速度型、位移型、应变型、旋转型四种光纤地震仪的基本原理、面临的问题以及国际上的典型案例,探讨了各种光纤地震仪的优缺点,并在此基础上对光纤地震仪的发展前景进行了展望。

应变地震仪数据采集系统的研究

为了丰富应变仪器的信息量，研究了具有高速采集事件触发能力的应变地震仪数据采集系统。此采集系统除了正常记录潮汐应变信息外，还具有记录应变地震波等非潮汐信息的能力。

深井宽频钻孔应变地震仪与高频地震学——地震预测观测技术的发展方向,实现地震预报的希望

40年地震预报实践表明,测震学方法提供了当前地震预报工作最大部分的地震预测信息.发展"深井宽频钻孔应变地震仪"可将惯性摆地震仪的观测频宽提高数十倍,地动位移的放大倍率提高数十到数千倍.这种安装在数百米深基岩地层中与地层牢固连结的仪器既可以接收周期长达数万秒的固体潮波,也能以数亿倍的地动位移放大倍率接收地层微破裂发出的高频极微震和"地声".深井宽频钻孔应变地震仪这种"超级地震仪"将为地震预报工作提供更多的预报信息而大步推进地震预测工作向前发展.

深井应变地震仪一体化软件设计

为了方便野外安装人员和科研人员收集与分析深井应变地震仪数据,基于LabVIEW的虚拟仪器技术,设计并构建具有远程实时数据采集、数据显示、数据分析和仪器网页功能调用的一体化软件。该软件能够快速采集到连接在局域网深井应变地震仪的数据,达到了预期效果,具有一定的实用价值。