现代地震地磁观测技术研究

【摘要】： 理论分析了地震计工作原理和电子反馈地震计技术原理，并在宽频带地震计设计的实践中，改 进了设计工艺和电子反馈电路，不但实现拓宽频带的目的，同时使之达到流动观测所应具备的高可靠 性和稳定性设计成功的BKD－2型宽频带地震计，经多次实际地震流动观测检验，在可靠性温度特性 抗振密封性能等方面表现出良好的工作性能同时借鉴吸收国际上最具代表性的瑞士STS-II型宽频带 地震计的斜对称轴均匀结构设计技术，并在速度换能型宽频带地震计设计中进行了首次设计尝试，完 成斜对称轴拾震器设计反馈电路设计和坐标轴投影变换电路设计，设计成功新型的ACE-1型宽频带地 震计。 较为系统地研究了地震数字化技术，包括高精度24位模数转换技术PC104嵌入式模块的功能接 口技术板级数字逻辑电路的FPGA集成设计技术以及GPS定位信息和时间信息提取等，并综合应用于 24位地震数据采集器的设计实践中。本文设计成功的ACE-1型24位地震数据采集器，不但具有国内先 进的技术性能水平，如24位模数转换分辨率大于120dB动态范围多档采样率等，而且在可靠性设计、 低功耗、大容量数据记录等方面更具特色，适用于地震流动观测应用。 在磁通门传感器的激励方式信号检测方法噪声特性等技术问题的理论分析基础上，通过实验取 得激励信号的频率与噪声水平和温度特性矛盾体的最佳结合点，为磁通门磁力仪的设计提供技术思路 在数字磁通门磁力仪设计中，成功设计三分量传感器一体化探头，改善仪器温度特性，并实现数字化 设计成功的GM3磁通门磁力仪在噪声水平、分辨率、动态范围、温度特性等性能指标达到国际同类仪器相当 水平，并在数据网络通信数据存储观测曲线实时显示等功能方面，更具特色，填补了我国地磁相对记 录数字化设备的空白。 针对地磁观测仪器测试标定的困难性和标定环境的复杂性，特别是为了满足我国最新设计的高 精度数字化地磁观测仪器标定的需要，设计具有较大均匀空间的高精度三维线圈标定系统。设计的标定 系统不但能够通过地磁自然场的跟踪反馈补偿，实现在标定系统内对自然场的“屏蔽”，获得良好的仪 器标定环境同时，三维标定线圈各个方向的磁场可以人工控制，能够产生不同强度不同方向的合成磁 场，方便对各种地磁观测仪器的标定测试。 我国地磁观测技术数字化建设处于刚起步阶段，在如何把握新的数字化仪器的性能测试与使用 数据质量管理工作条件规范等方面缺乏经验，进行了针对性的实验研究，取得数字化近零法观测技术 与数据处理方法磁通门磁力仪实际工作温度特性测试数字化地磁仪器观测条件等实用结果，并为制定 新的数字地磁观测规范提供基本依据。