韓忠民,陳作全,金正燮,樸杰
摘要 本文通過(guò)對(duì)延邊地震臺(tái)帽兒山形變站VS型垂直擺傾斜儀多年觀測(cè)資料的曲線形態(tài)變化進(jìn)行分析和討論，根據(jù)其數(shù)據(jù)正常變化趨勢(shì)以及受干擾而出現(xiàn)的異常形態(tài)的舉例分析，認(rèn)為VS型垂直擺傾斜儀能夠真實(shí)反映固體潮的變化，并可以為地震預(yù)報(bào)工作提供形變資料。
關(guān)鍵詞 VS型垂直擺傾斜儀；傾斜固體潮；調(diào)零；標(biāo)定
中圖分類號(hào)P312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）49-0084-02
0 引言
延邊地震臺(tái)形變站根據(jù)中國(guó)地震局“九.五”項(xiàng)目的實(shí)施，2002年增設(shè)VS型垂直擺傾斜儀觀測(cè)。該儀器以分鐘采樣率工作，每日生成分鐘值和整點(diǎn)值采樣數(shù)據(jù)，能夠記錄到清晰的固體潮汐與各種信息。多年來(lái)垂直擺傾斜儀運(yùn)行情況較好，γ均值中誤差、外精度、Mγ加權(quán)平均等指標(biāo)均達(dá)到較高水平，為地震監(jiān)測(cè)提供了可信度較高的形變觀測(cè)資料。
1 觀測(cè)洞室概況
延邊地震臺(tái)地處我國(guó)唯一的深震區(qū)、舉世矚目的長(zhǎng)白山火山就在轄區(qū)內(nèi)。形變站位于，離延吉市10km的帽兒山山根處。 形變觀測(cè)洞室位于延吉市帽兒山防空洞里面，其山洞長(zhǎng)300m、臺(tái)基為安山巖，巖體完整，山洞覆蓋層110m，洞內(nèi)年溫度變化±0.2℃，日溫變幅小于0.03℃，相對(duì)濕度小于90%。臺(tái)站觀測(cè)墩均根據(jù)儀器的安裝要求設(shè)計(jì)建造。附近沒(méi)有居民點(diǎn)，主要干擾來(lái)自大風(fēng)和暴雨。
放置安裝VS型垂直擺的洞室，洞長(zhǎng)300m，中間有4道水泥密封門和五道塑鋼門，用聚乙烯泡沫板做保溫罩密封儀器?？梢耘懦h(huán)境因素直接對(duì)儀器的影響和儀器自身的不穩(wěn)定等因素。用于安放儀器的石墩系花崗巖，建于1987年，長(zhǎng)1.2m，寬0.5m，穩(wěn)定性好。
2 儀器基本狀況
2.1 儀器工作原理
VS型垂直擺傾斜儀由柔絲、擺桿和重塊3部分組成。垂直擺在沒(méi)有振動(dòng)的條件下處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，當(dāng)發(fā)生傾斜變化時(shí)，擺平衡位置發(fā)生變化，擺和支架之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，電容式位移傳感器的動(dòng)片和定片之間的間距也相應(yīng)的發(fā)生變化，通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并加以放大，就可將擺的微小位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。通過(guò)高精度的測(cè)微系統(tǒng)，測(cè)量擺的位置的變化之后可以清晰的記錄到傾斜固體潮。
2.2 主要技術(shù)參數(shù)
VS型垂直擺傾斜儀主要技術(shù)參數(shù)如下：折合擺長(zhǎng)10cm，電容測(cè)微器精度0.0001μm，儀器分辨率0.0001角秒，儀器線性度<1.0%，儀器日漂移0.005角秒，輸出信號(hào)量程： ±2V，電源范圍AC 220V±10% 、 50Hz±5%、 DC +12V±10%。
3 前兆數(shù)據(jù)文件生成
VS型垂直擺傾斜儀兩個(gè)方向（EW、NS）以采樣間隔為分鐘記錄前兆數(shù)據(jù)，并每日生成EW、NS向分鐘值文件和整點(diǎn)值文件。兩個(gè)方向分鐘值和整點(diǎn)值文件名規(guī)定如下：
分鐘值：臺(tái)號(hào) 1 手段代碼縮寫 月 日 . 年
整點(diǎn)值：臺(tái)號(hào) 6 手段代碼縮寫 . 年
其中臺(tái)號(hào)是地震臺(tái)代碼，采樣率是數(shù)據(jù)記錄的間隔時(shí)間（1表示分鐘值，6表示整點(diǎn)值），手段代碼是儀器的測(cè)項(xiàng)代碼（83表示NS、84表示EW），擴(kuò)展名是年。另外文件名中月是以16進(jìn)制數(shù)來(lái)命名（1,2····b,c ）。
4 正常觀測(cè)曲線形態(tài)
正常情況下，VS型垂直擺傾斜儀EW、NS方向固體潮基本上一日兩潮一大一小，記錄非常清晰。曲線基本上呈兩峰兩谷的狀態(tài)，與正弦波相似，反映了潮汐規(guī)律。
5 人為干擾變化形態(tài)
VS型垂直擺傾斜儀具有高精度的測(cè)微系統(tǒng)，在觀測(cè)當(dāng)中需要一些檢測(cè)儀器和調(diào)試，因而受到調(diào)儀器、標(biāo)定等人為的影響。
5.1 擺體調(diào)零
在長(zhǎng)期的觀測(cè)過(guò)程中，機(jī)械部分和電路部分均會(huì)產(chǎn)生漂移。當(dāng)儀器配套的數(shù)采電壓值超過(guò)±2.0V時(shí)應(yīng)及時(shí)機(jī)械調(diào)零，否則會(huì)缺記。
優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)可以提高儀器的穩(wěn)定時(shí)間。由于儀器測(cè)量的絕對(duì)范圍小、精度高，考慮到觀測(cè)中長(zhǎng)期積累變化造成的測(cè)量值偏離線性范圍，因此，設(shè)計(jì)了傾斜儀的調(diào)擺機(jī)構(gòu)，將動(dòng)板調(diào)整在零位附近，以保證測(cè)量值的線性關(guān)系。
5.2 儀器標(biāo)定
為了檢驗(yàn)儀器的穩(wěn)定性和校核穩(wěn)定性變化后儀器的測(cè)量值，需要對(duì)傾斜儀的測(cè)量進(jìn)行定期標(biāo)定。每次標(biāo)定后與上一次標(biāo)定的格值進(jìn)行誤差計(jì)算。在一定的范圍內(nèi)，如果所標(biāo)定的格值誤差≤5%，說(shuō)明儀器穩(wěn)定。
6 自然干擾變化形態(tài)
6.1 大風(fēng)影響
因觀測(cè)室所處的帽兒山地勢(shì)較高，周圍沒(méi)有擋風(fēng)屏障，儀器觀測(cè)容易受到大風(fēng)的影響。這種影響具有隨機(jī)性，但不會(huì)改變固體潮總體變化形態(tài)。干擾影響最顯著的特征是固體潮記錄曲線出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，這是因?yàn)轱L(fēng)力會(huì)使地殼的負(fù)載加大，使地殼應(yīng)力、應(yīng)變隨著風(fēng)力的強(qiáng)弱呈現(xiàn)出起伏變化。圖1為2006年2月8日大風(fēng)時(shí)垂直擺兩向分鐘值曲線圖。圖1中可以看出，儀器的NS分量波動(dòng)比較嚴(yán)重，與西南風(fēng)相對(duì)應(yīng)。
圖1延邊臺(tái)大風(fēng)時(shí)垂直擺NS、EW向分鐘值圖
6.2 暴雨影響
每年7月至8月是本地區(qū)降雨頻率最高，降雨量最多的時(shí)段。大量的雨水增加對(duì)山體的負(fù)荷加重，導(dǎo)致記錄曲線漂移
6.3 其它干擾
VS型垂直擺傾斜儀觀測(cè)中受大雪、氣流、溫度、停電等干擾，其中受停電干擾的比較多。解決方法主要有儀器系統(tǒng)主機(jī)的供電采用UPS供電，這種供電方式可以去除諧波對(duì)記錄的影響。但使用大功率生活設(shè)備時(shí)也對(duì)儀器造成諧波干擾，導(dǎo)致記錄曲線畸變，因此一般采用設(shè)備供電線路和臺(tái)站生活用電線路分開(kāi)，避免對(duì)儀器的諧波干擾。
7 結(jié)論
通過(guò)對(duì)延邊地震臺(tái)VS型垂直擺傾斜儀正常觀測(cè)曲線形態(tài)與各種干擾典型例子分析，初步認(rèn)識(shí)干擾所造成的曲線形態(tài)和原因，為在觀測(cè)資料分析及預(yù)報(bào)工作中排除干擾、提取映震信息提供一些經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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