磁致伸缩式静力水准仪在地震台的应用

磁致伸缩式静力水准仪在地震台的应用
作者：无




         潮州地震台 (东经 116138°、北纬 23146°) 位于潮州市西湖的葫芦山下 , 水管倾斜仪安装在由防空洞改造而成的观测山洞内。山洞深 97m , 密封性好 , 气压变化稳定，洞体内温度变化较小 , 基本保持常年恒温 (24 ±011) ℃, 是开展地倾斜观测较理想的环境。仪器墩安放在燕山期花岗岩的基岩上 , 东西向跨度 16170m , 南北向跨度 16162m。洞体内形变观测仪器为监测地倾斜变化的高精度磁致伸缩式静力水准仪。该仪器具备测量精度高、观测量程大及长期稳定性好等技术特点。在长期连续观测中 , 所有监测仪器都能实现自动标定 , 能统一进行自动定时数据采集、存贮 , 并输入到计算机。同时还能通过调制解调器 , 使用电话拨号方式实现省、市地震局对潮州地震台的远程数据采集和通讯 ,达到随时从地震台调取数据 , 以满足短临地震监测预报的需求。

         系统于 2000 年 7 月 25 日正式试运行 , 采用每小时整点采数 1 次的采样率。经过一段时间后 , 系统运行基本趋于稳定。取 2001 年 11 月 6日至 2002 年 4 月 14 日一段连续稳定的数据 , 将数据换算为角秒为单位，洞体观测仪器布设图后 , 采用均值分析方法对倾斜观测的整点值进行非潮汐变化分析  。计算结果显示 , 东西向和南北向的斜率分别是 : -010009 和 0100094 角秒/ h。测试结果显示东西、南北两分向的变化趋势与静力水准仪相应分量的变化趋势是完全一致的。应用 Nakai 拟合模型 , 对倾斜固体潮的整点值观测数据进行拟合检验 , 计算得到倾斜固体潮的潮汐因子γ (观测振幅与理论振幅之比) , 该方法可纠正观测中可能存在的错误 , 检查、衡量和评价固体潮观测资料的质量 , 提取出固体潮分析和地震前兆分析的特征信息。 NS 和 EW 两个分量的潮汐因子相对变化稳定 , 最大变化幅度分别在 010139 和010144 之间。应用 Venedikov 调和分析方法 , 对倾斜固体潮的整点值观测数据进行调和分析 , 其中的 M2 波潮汐因子分别为 010086 ±010011 和 010067 ± 010004 , 表明了仪器具有较高的观测精度。采用两日 (48 小时) 调和分析和两日滑动的月调和分析方法对倾斜固体潮观测资料进行潮汐变化分析 , 并应用半日波滤波器求出半日波的平均潮汐因子 , 分析出东西向潮汐因子随时间变化较为稳定 , 幅度小于 ±01009 ; 南北向潮汐因子在 2001 年 2 月以前变化较大 , 幅度在 ±01022 , 2月后比较稳定 , 变化幅度小于±01006。对倾斜固体潮观测的整点值同时进行消除潮汐成分和零漂的滤波分析结果 , 从得到的高频信息看 , 今年 1 月中旬的噪声相对较大 , 可能的原因是当时山洞里面正进行测震仪器的数字化改造 , 安装人员在里面进出走动时引起的干扰。

         
         由于系统设计的精度和灵敏度很高 , 因此对观测环境的要求也相对较高。根据试运行期间仪器所出的故障分析 , 内、外部观测环境对仪器系统的影响 , 主要来自雷击、洞体内空气湿度和气流的变化。潮州地处亚热带气候 , 空气湿度大 , 雨季多雷。地震台位于山坡下 , 台站架设的无线电台的发射和接收天线 , 很容易成为雷击的目标。由于系统设计者在设计时忽视了仪器电源的避雷问题 , 使得系统在试运行后不久 , 就经常受到雷击的影响 , 轻则使数据出现突跳 , 重则使仪器遭到损坏 , 严重地影响了观测资料的连续和稳定。为了解决雷击问题 , 我们对地震台的电网进行全面改造 , 埋设了低接地电阻的避雷地网 , 同时把设备用电和照明用电分隔开 ,将设备地线连接到避雷地网 , 从而大大减少了来自雷击的干扰和对仪器的损坏 , 大大提高了观测资料的连续性。由于观测洞体没有经过防潮处理 , 加上山洞的地表覆盖层较薄 , 地表水可以直接渗透到山洞里 , 使得洞体内的空气湿度相当大 , 这对安装在山洞里的仪器是一个不小的威胁。特别是连接信号放大器的电缆接插头 , 很容易发霉和氧化 , 造成短路和断路等故障。为解决这一问题 , 我们将放大器仪器盒有接缝的地方全部用玻璃胶封住 , 同时在电缆接插头处涂上一层黄油 , 再用蜡把它们封住。为了减少洞顶滴水和气流变化对仪器的影响 , 我们除了不让参观者靠近仪器外 , 又用泡沫板把整套仪器罩起来 , 使其工作在一个相对独立、气流变化较小的环境中。经过对仪器设备和观测环境的改造后 , 目前潮州台静力水准仪运行情况基本稳定。数据记录良好 , 每小时采样一次的日记录曲线上显示了清晰的倾斜潮汐变化形态 , 趋势性长期变化与以前人工观测的目视水准变化趋势是一致 , 而且数据观测、采集和传输达到了连续自动的方式 , 基本上达到了系统总体设计的要求。由于仪器安装后 , 监测区附近未发生中强以上地震 , 所以目前无法说明仪器的映震效能。

        潮州台静力水准仪安装和试运行的成功 , 较好地解决了潮州台观测手段单一、观测系统落后给潮州地区乃至粤东地区地震监测预报带来的种种困难。经过数字化改造后的静力水准仪 , 已成为集中了测震、形变、流体等多种地震前兆观测手段的潮州综合地震观测台的一部分。因此潮州地震观测台将以综合化、数字化、自动化和网络数据共享化的先进观测和传输方式 , 成为广东省地震前兆观测网的一个站点 , 为提高粤东地区和全省的整体地震监测预报能力和水平做出应有的贡献。






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