臨汾中心地震臺地磁FHD質子磁力儀運行質量分析

張聰聰，馮建琴，董甲第，李 軍，李 艷

(1.山西省地震局臨汾中心地震臺，山西 臨汾 041000；2.山西省地震局，山西 太原 030021；3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站,山西 太原 030025)

臨汾中心地震臺地磁FHD質子磁力儀運行質量分析

張聰聰1,3，馮建琴1,3，董甲第1,3，李 軍1,3，李 艷2,3

(1.山西省地震局臨汾中心地震臺，山西 臨汾 041000；2.山西省地震局，山西 太原 030021；3.太原大陸裂谷動力學國家野外科學觀測研究站,山西 太原 030025)

“十五”數字化正式觀測以來，臨汾中心地震臺積累近8年的地磁觀測資料。文章從觀測數據的連續(xù)率、完整率進行統(tǒng)計，并對觀測數據進行趨勢變化、空間相關、差值分析。結果表明，觀測數據在完整性方面較規(guī)范要求偏低，觀測背景噪聲偏高；觀測環(huán)境有待改善，以提高觀測質量。

地磁觀測；背景噪聲；數據質量

0 引言

臨汾中心地震臺承擔著晉陜豫地區(qū)，尤其是山西南部地區(qū)的地震監(jiān)測任務，現有國家測震、區(qū)域測震、質子磁力儀(FHD)、電阻率、大地電場、石英水平擺、垂直擺、短水準等觀測手段，涉及測震、形變、磁電三大學科，由臨汾監(jiān)測中心、龍祠地震臺、侯馬形變臺組成。龍祠臺位于臨汾市西約17 km處臨汾盆地西緣，地質構造上處于山西地臺西南呂梁復背斜南部的東翼，控制盆地的羅云山斷裂從臺站附近通過，臺基巖性為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組灰?guī)r。FHD儀器室位于龍祠臺西北方向150 m的山洞中，海拔555 m。

1 臨汾臺FHD質子磁力儀運行質量分析

1.1 資料的連續(xù)率、完整率分析

臨汾中心地震臺(以下簡稱臨汾臺)FHD—2B儀器的觀測環(huán)境、場地條件較好，周圍無明顯的干擾源。FHD—2B于2005年3月安裝，試運行2年，安裝初期，觀測數據曲線曾出現毛刺等現象，經廠家調試，恢復正常。2008年1月正式投入觀測。考核儀器運行質量的標準通常是連續(xù)率和完整率。連續(xù)率反應實際產出數據與應產出數據的比值，完整率反應有效數據與應產出數據的比值；前者反應儀器觀測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，后者是整個觀測系統(tǒng)與觀測環(huán)境的綜合體現[1]。表1為臨汾臺2008年至2016年FHD數據連續(xù)率和完整率統(tǒng)計表。

從統(tǒng)計結果來看，2008年至2012年、2014年至2016年連續(xù)率和完整率有下降的趨勢，其中2016年均較低，除停測27天外，與儀器本身故障較多也有關。2010年至2016年，觀測室一直潮濕，儀器故障率增高，連續(xù)率、完整率下降。

表1 2008—2016年臨汾臺FHD數據連續(xù)率、完整率統(tǒng)計表Table 1 Statistics of continuity rate and integrity rate of FHD data from 2008 to 2016

1.2 數據一致性分析

影響FHD儀器觀測資料的主要原因有儀器的工作狀態(tài)是否正常，線圈是否有漂移，是否存在干擾等[2]。根據地磁場時空變化規(guī)律一致性與相關性的特點，若選取一個相對穩(wěn)定的臺站作為參考臺進行差值分析，通過對比差值變化情況可判斷臺站儀器的觀測數據是否可靠[3]。為此，繪制臨汾臺與定襄臺、大同臺的Z、H、D和F分量的差值曲線圖(見第26頁圖1)。由圖可見， 2008至2010年曲線平穩(wěn)，說明臨汾臺與所對比臺站觀測數據具有較好的一致性；2011年、2012年、2015年和2016年差值曲線波動較大，說明對比數據一致性較差；2008年至2016年，數據一致性呈逐年變差的趨勢。

圖1 臨汾臺與定襄臺、大同臺的差值曲線圖Fig.1 The differences of Linfen station with Dingxiang station and Datong station

1.3 背景噪聲分析

多數儀器精度受自然環(huán)境的限制[4]。下面通過地磁臺網評比標準的噪聲指標衡量儀器性能的優(yōu)良。

從表2臨汾臺2008—2016年噪聲計算結果看出，2008年低于全臺網噪聲的平均值，之后，每年各分量噪聲值都高于全臺網噪聲平均值，且逐年增大。臨汾臺2016年月噪聲計算結果表明，1至8月較大(地磁臺網中心不做計算)，9月儀器故障返廠維修，臺站工作人員對線圈防潮罩做防水處理，10月17日更換主機后，10月、11月臺站噪聲值呈直線下降，恢復到基本接近全臺網噪聲平均值。分析認為，觀測室潮濕引起線圈、主機漏電，是造成噪聲大的主要原因。

表2 2008-2016年臨汾臺F、H、D、Z分量噪聲年均值表Table 2 Annual average noise of component F,H,D,Z at Linfen station from 2008 to 2016

1.4 相關性分析

以大同臺、定襄臺、太原臺、昔陽臺的資料為參考，用垂直分量日變化相關分析法來檢驗臨汾臺2016年1月1日至9月1日的地磁資料(見第27頁圖2)。從圖2看出，與大同臺相關性較差，隨著與參考臺距離的減小，定襄臺、太原臺、昔陽臺相關性較好。

2 結論

臨汾臺FHD—2B安裝初期，運行基本正常，觀測環(huán)境良好。近幾年，由于儀器室潮濕，系統(tǒng)故障率明顯增高。經統(tǒng)計，自觀測以來，系統(tǒng)平均連續(xù)率為98.91%，完整率為97.33%。對2008—2016年觀測資料(2012年6月29日至2013年12月27日線圈故障停測)的計算結果表明，觀測質量偏低于規(guī)范要求。噪聲計算結果表明，觀測背景噪聲總體高于地磁臺網平均水平。2008年至2009年的與評比噪聲水平測值接近，2010年后逐年增大。

圖2 2016年1月至8月臨汾臺垂直分量相關系數分析圖Fig.2 Vertical component correlation coefficient at Linfen station from January to August 2016

2010年，儀器室開始滲水，潮濕問題逐漸嚴重，造成觀測質量差。山洞潮濕使線圈漏電、儀器日常故障增多，出現數采死機，造成連續(xù)率、完整率偏低，同時導致儀器噪聲增大，地磁數據不可用。

[1] 熊仲華，劉運生.地磁觀測技術[M].北京:地震出版社，1997.

[2] 夏 忠，馮志生，稽才建，等.FHD-1型質子磁力儀的改進與完善[J]．地震學刊，2002(2)： 28-31．

[3] 夏 忠,稽才建,馮志生．FHD分量核旋儀觀測系統(tǒng)的抗干擾技術[J].地震研究,2005， 28(1) :102-107．

[4] 王 斌，梁雪萍，周 健，等.江蘇鹽城地震臺新臺地磁FHD運行質量分析[J].山西地震，2014(2)：8-10.

QualityAnalysisofFHDProtonMagnetometeratLinfenCentralSeismologicalStation

ZHANGCong-cong1,3,FENGJian-qin1,3,DONGJia-di1,3,LIJun1,3,LIYan2,3

(1.LinfenCentralSeismologicalStationofEarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Linfen,Shanxi041000,China;2.EarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Taiyuan,Shanxi030021,China;3.StateKeyObservatoryofShanxiRiftSystem,TaiyuanShanxi030025)

Since the “10th Five-Year” digital observation, Linfen Central Seismological Station has accumulated the geomagnetic observation data for nearly 8 years. In this paper, the continuity rate and integrity rate of the observed data are statistically analyzed, and the trend, spatial correlation and difference of the observed data are analyzed. The results show that the integrity of the observation data is lower than the standard, and the background noise is high; The observation environment needs to be improved to improve the observation quality.

Geomagneticobservation; Background noise; Data quality

1000-6265(2017)03-0025-03

2016-11-17

張聰聰(1989— )，男，山西臨汾市人。2013年畢業(yè)于運城學院，助理工程師。

P315.73

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