JCZ-360超寬頻帶地震計(jì)實(shí)用性分析

朱厚林 陸棟梁 應(yīng)允翔 陶方宇 周志 劉浩

摘 ?要：該課題旨在對金寨臺(tái)JCZ-360超寬頻帶地震計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)用性進(jìn)行詳細(xì)分析，首先，介紹了基于Matlab的JCZ-360超寬頻帶地震計(jì)LP通道固體潮提取方法，給出了VP寬頻帶傾斜儀功率譜計(jì)算方法，并將VP垂直擺數(shù)據(jù)同JCZ-360加速度輸出（LP通道）數(shù)據(jù)進(jìn)行精確分析，全方位反映出該儀器的監(jiān)測效能，事實(shí)上，其作為形變觀測儀具有更好的穩(wěn)定性，避免了頻繁進(jìn)山洞的人為干擾，JCZ-360完全可作為綜合觀測儀。

關(guān)鍵詞：超寬頻帶地震計(jì) ?功率譜 ?JCZ-360 ?固體潮

中圖分類號：P315 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2020）10（b）-0048-04

Abstract： This topic to JinZhai JCZ-360 ultra-broadband seismometer data practical detailed analysis. First of all， based on Matlab was introduced JCZ-360 ultra-wide band seismometer LP tidal channel extraction method， gives the VP wide-band inclinometer power spectrum calculation method， and the VP vertical pendulum acceleration output data with JCZ-360 data for precise analysis （LP）， all reflect the effectiveness of monitoring， in fact， as the deformation observation instrument has better stability， avoid the frequent into the cave of human disturbance， JCZ-360 can be used as a completely integrated viewer.

Key Words： Uwb seismometer; Power spectrum; JCZ-360; Earth tide

隨著儀器計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)化越來越規(guī)范，儀器種類越來越繁多，1997年，中國地震局地震研究所呂永清研究員通過研究發(fā)現(xiàn)JCZ-1的LP通道輸出可以觀測到地球自由震蕩。2007年，蔡亞先研究員在文章中提出JCZ-1T作為綜合觀測儀器的拓展運(yùn)用取得了理想的成果。隨著產(chǎn)品的不斷優(yōu)化，JCZ-360的性能更加穩(wěn)定，目前安裝在安徽金寨地震臺(tái)試運(yùn)行，目前儀器運(yùn)行正常，且采用美國Q330HRS數(shù)采，目前采樣率使用的是100Hz，且安裝了2臺(tái)JCZ-360，因此要充分利用此數(shù)據(jù)，與金寨臺(tái)VP寬頻帶傾斜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析，驗(yàn)證其綜合性價(jià)值。

1 ?數(shù)據(jù)提取與數(shù)據(jù)對比分析

1.1 JCZ-360超寬頻帶地震計(jì)LP通道固體潮提取

筆者利用Matlab提取了JCZ超寬頻帶地震計(jì)LP通道固體潮，提取程序如下：

Je11=ffit（（1：length（Je1）），Je1，1）;

figure; plot（Je11）

Je111=Je11*2.384e-6/20000

figure; plot（Je111）

其中Je1表示第一臺(tái)JCZ東西分量原始數(shù)據(jù)。提取后的固體潮見圖1。

提取的JCZ（LP通道）固體潮與VP固體潮對比分析見圖2。

由上圖可知對于近震的固體潮記錄，VP比JCZ記錄到的更為清晰，因?yàn)閂P使用的擺是2s的擺，而JCZ超寬頻帶地震計(jì)使用的是360s的擺，試想一下 JCZ如果改為2s的擺記錄固體潮是不是更清楚，且遠(yuǎn)比VP本身性能穩(wěn)定？后續(xù)我們從功率譜圖中更能得到證明，其作為綜合觀測儀具有更好的穩(wěn)定性，避免了頻繁進(jìn)山洞的人為干擾，且地震計(jì)每月標(biāo)定，滿足標(biāo)定要求，且無量程限制。

1.2 形變儀器計(jì)算功率譜數(shù)據(jù)處理方法

現(xiàn)如今，對于形變儀器數(shù)據(jù)處理更多的是利用小波變換分析，現(xiàn)筆者介紹一種關(guān)于形變儀器功率譜計(jì)算方法，以供參考，反映儀器監(jiān)測能力，數(shù)據(jù)可靠性是研究一切的基礎(chǔ)，通過功率譜的計(jì)算，更能夠反映出儀器性能，使我們相信儀器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，且通過對JCZ功率譜、VP寬頻帶地震計(jì)功率譜的計(jì)算對比，找到儀器之間的通性、緊密性，事實(shí)上二者的數(shù)據(jù)是互為反映、相互驗(yàn)證的。

如圖3可知：以VP寬頻帶傾斜儀為例，已知弧度為，值為vpx1，即形變儀器所測值，單位為ms（角秒），

故：

其中，vpx1即為VP寬頻帶傾斜儀的加速度值。

由此，我們可以計(jì)算出該儀器的功率譜。接下來執(zhí)行：

vpx1=9.81*tan（vpx/1000/3600*pi/180）;

nfft=680280/2;

vpy1=9.81*tan（vpy/1000/3600*pi/180）;

[p11，fre1]=pwelch（vpx1，nfft，round（nfft*0.833），nfft，1）;[p12，fre2]=pwelch（vpy1，nfft，round（nfft*0.833），nfft，1）;

semilogx（fre1，10*log10（p11））;semilogx（fre2，10*log10（p12））;

hold on; fgnoise（0，1）

可得圖4VP擺NS分量、EW分量功率譜圖

1.3 金寨臺(tái)JCZ-360功率譜分析

圖5為Z臺(tái)JCZ-360LP通道固體潮功率譜圖，圖6是2臺(tái)JCZ和VP二分量功率譜對比圖。

2 ?總結(jié)分析

通過功率譜計(jì)算可知，JCZ-360加速度通道（LP）通道在1/360s之后未能記錄到清晰的固體潮，低頻記錄不到，而VP在0.5s之后不能記錄到高頻信號，這是由于擺體周期原因所致，從功率譜圖對比分析可知，形變儀器和地震計(jì)之間是相通的，JCZ-360超寬頻帶地震計(jì)記錄到的信息更全，不僅能夠清晰地記錄地球物理事件，更能記錄固體潮信息，且不會(huì)因?yàn)楝F(xiàn)如今形變儀器頻繁進(jìn)洞調(diào)零、擺系故障造成數(shù)據(jù)不完整性，其作為綜合觀測儀更具有優(yōu)勢，只需開發(fā)一套數(shù)據(jù)采集輸出系統(tǒng)即可。

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