山西永濟(jì)地震臺(tái)BBVS-60地震計(jì)標(biāo)定異常原因分析

邰垣東，張紅秀，高志偉

(1.山西省地震局臨汾中心地震臺(tái)，山西 臨汾 041000；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025)

0 引言

BBVS-60地震計(jì)是山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)主要的觀測(cè)儀器，在日常使用中相對(duì)穩(wěn)定，但有些臺(tái)站在標(biāo)定中經(jīng)常出現(xiàn)超限，遠(yuǎn)程調(diào)零后進(jìn)行標(biāo)定才恢復(fù)正常。對(duì)部分超限臺(tái)站的觀測(cè)設(shè)備進(jìn)行排查更換，但更換后仍存在問(wèn)題。文章對(duì)永濟(jì)地震臺(tái)BBVS-60地震計(jì)標(biāo)定異常的原因進(jìn)行分析，為其他臺(tái)站解決相似的問(wèn)題提供參考辦法。

1 地震計(jì)問(wèn)題概述

永濟(jì)臺(tái)使用的測(cè)震儀器數(shù)采是EDAS-24IP，地震計(jì)型號(hào)為BBVS-60。近期脈沖標(biāo)定多次出現(xiàn)超限，正弦波標(biāo)定有干擾。脈沖標(biāo)定超限后，遠(yuǎn)程通過(guò)EDAS-IP-SMS2006多次調(diào)零，脈沖標(biāo)定才合格。由于上述原因，決定把永濟(jì)臺(tái)的EDAS-IP更換為EDAS-GN。山洞距機(jī)房較遠(yuǎn)，需定做一根新饋線，連同原來(lái)使用的BBVS-60一同更換。

2 原因分析

2.1 儀器設(shè)備初步檢查實(shí)驗(yàn)

首先，對(duì)郵寄來(lái)的數(shù)采、地震計(jì)(2個(gè))、饋線等設(shè)備進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)封裝完好；其次，在室內(nèi)把數(shù)采、地震計(jì)1(上電開鎖)、電源、GPS等連接好后，連接計(jì)算機(jī)。使用安裝的EDAS-GN-SMS軟件，顯示實(shí)時(shí)波形。因EDAS-24GN提供的網(wǎng)線是標(biāo)準(zhǔn)的直通網(wǎng)線接口，與計(jì)算機(jī)直接連接需一根交叉網(wǎng)線，通過(guò)HUB連接；連接好硬件設(shè)備后，啟動(dòng)EDAS-GN-SMS程序，在顯示的窗口輸入用戶名、密碼、IP地址，數(shù)采IP地址在數(shù)采窗口顯示。顯示的異常波形如圖1、圖2所示。

圖1 垂直向噪聲輸入圖Fig.1 Vertical amplification display noise input map

圖2 垂直向無(wú)輸入圖像Fig.2 Vertical reduction display no input image

圖2中顯示的波形不正常，在GN-SMS界面反復(fù)使用“居中○”“放大△”“縮小▽”等按鈕進(jìn)行調(diào)整。發(fā)現(xiàn)放大后垂直向有波形，水平向劃直線；縮小后垂直向劃直線，水平向有輸入。反復(fù)多次，均不正常。更換備用地震計(jì)2實(shí)驗(yàn)，接好后三分向顯示均為直線。由于地震計(jì)已維修過(guò)，地震計(jì)饋線是重新做的，在與有關(guān)人員聯(lián)系確認(rèn)運(yùn)輸前做過(guò)測(cè)試且狀態(tài)正常后，用排除法逐級(jí)檢查，重新測(cè)試。在地震計(jì)1附近用力跺腳，水平向有響應(yīng)，垂直向無(wú)響應(yīng)。地震計(jì)2通電后，在附近跺腳，無(wú)任何反應(yīng)，判斷為地震計(jì)故障。

2.2 地震計(jì)檢查

針對(duì)上述問(wèn)題的檢查判定，首先對(duì)地震計(jì)1進(jìn)行拆封檢查，發(fā)現(xiàn)垂直向有根斷線，重新焊接、通電，檢測(cè)到波形恢復(fù)正常。把地震計(jì)2也打開檢查，發(fā)現(xiàn)斷線，焊接好，通電，仍不正常。進(jìn)一步仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)上下兩印刷板接觸不好，接好后，上電檢測(cè)顯示正常。兩地震計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題及處理后圖像分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 地震計(jì)1Fig.3 Seismometer 1

圖4 地震計(jì)2Fig.4 Seismometer 2

2.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)驗(yàn)

圖5 地震計(jì)修理后的正常圖像Fig.5 Normal waveform image of seismometer after repair

儀器檢查完畢，設(shè)置臺(tái)站參數(shù)后，去永濟(jì)臺(tái)安裝GN設(shè)備。當(dāng)天安裝后，狀態(tài)穩(wěn)定，未上網(wǎng)與IP并行。第二天檢查GN，波形顯示正常，上網(wǎng)，數(shù)采EDAS-24GN工作。數(shù)采EDAS-24IP原饋線、地震計(jì)一并拆除。GN饋線固定在墻上原饋線位置(見圖6)。

圖6 原儀器線路布設(shè)圖Fig.6 The layout of the original instrument circuit

遠(yuǎn)程脈沖標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)波形中出現(xiàn)規(guī)律性的鋸齒波干擾，采取接地等措施仍未見效。正弦波標(biāo)定也出現(xiàn)了規(guī)律性的鋸齒波干擾。經(jīng)上級(jí)技術(shù)部門指導(dǎo)，重新安裝使用IP工作。由于時(shí)間緊迫，把饋線隨意放在地上，遠(yuǎn)程脈沖、正弦波標(biāo)定一次，結(jié)果合格。幾日后，日常維護(hù)脈沖標(biāo)定也合格。一月后再次標(biāo)定也達(dá)到一次合格，且與2018年12月的周期接近，趨于穩(wěn)定。脈沖標(biāo)定結(jié)果及相對(duì)于上月標(biāo)定誤差如第56頁(yè)表1所示。

3 綜合分析

(1) 儀器運(yùn)輸前，包裝太嚴(yán)，向上放置的標(biāo)志不明顯，可能導(dǎo)致運(yùn)輸過(guò)程中傾倒、倒置。用力裝卸或顛簸可能導(dǎo)致地震計(jì)斷線及上下印刷板接觸不良。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)更換儀器后，饋線安裝在墻上與交流電線并行，造成交流干擾。

(3) 原儀器每月脈沖標(biāo)定誤差大、不合格，遠(yuǎn)程多次調(diào)零點(diǎn)后，脈沖標(biāo)定才合格，是饋線與電源線距離近造成零點(diǎn)漂移所致。

表1 2018年12月至2019年2月脈沖標(biāo)定對(duì)比Table 1 Comparison of pulse calibration periods from December 2018 to February 2019

(4) 原儀器IP與GN、BBVS-60都正常。由于饋線與電源線距離較近，標(biāo)定時(shí)發(fā)出的標(biāo)定信號(hào)受交流電干擾，導(dǎo)致標(biāo)定波形有干擾或不合格。

(5) GN-SMS軟件打開后，放大“△”，垂直向有波形，水平方向呈直線，是垂直向空載噪聲輸入，垂直向無(wú)信號(hào)，水平向限幅。

(6) 上電后，GN-SMS軟件檢測(cè)到的均為直線，表面上看到硬件連接完好，實(shí)際是地震計(jì)內(nèi)部?jī)蓧K印刷板插頭接觸不良，未接通。

4 結(jié)論

(1) 精密儀器(地震計(jì))在運(yùn)輸過(guò)程中要按向上指示的方向，不能傾倒或倒置，需輕拿輕放。也不能過(guò)度包裝，否則在運(yùn)輸過(guò)程中，有可能被傾倒或倒置。

(2) 地震計(jì)的饋線與電源線要保持一定的距離，強(qiáng)電、弱電分離或采用屏蔽設(shè)施，防止交流電干擾，使得地震計(jì)零點(diǎn)漂移，波形有干擾，標(biāo)定不合格。

(3) 強(qiáng)電主要趨于功率輸送，具有強(qiáng)電流，弱電則偏向信息傳送。如，電話線、網(wǎng)線等弱電流，強(qiáng)、弱電要分開，平行距離不得小于30 cm，否則會(huì)干擾弱電信息的傳輸，影響儀器的使用。