地震地殼形變觀測方法地震地殼形變觀測方法地傾斜觀測Themethodofearthquake-relatedcru本2012-06-06發(fā)布2012-06-06發(fā)布中國地震局發(fā)布I前言 Ⅲ引言 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 1 25觀測原理 36理論模型與計(jì)算方法 5 6 8 附錄A(資料性附錄)傾斜固體潮理論值計(jì)算 附錄B(資料性附錄)斷層位錯產(chǎn)生的地傾斜模型與計(jì)算公式 附錄C(資料性附錄)海潮負(fù)荷產(chǎn)生地傾斜變化模型和我國典型區(qū)域的海潮影響 附錄D(規(guī)范性附錄)數(shù)據(jù)采集器測試方法 附錄E(規(guī)范性附錄)儀器技術(shù)指標(biāo)測試方法 25附錄F(規(guī)范性附錄)數(shù)據(jù)預(yù)處理要求 附錄G(資料性附錄)傾斜觀測資料計(jì)算 Ⅲ本標(biāo)準(zhǔn)是《地震地殼形變觀測方法》系列標(biāo)準(zhǔn)中的一項(xiàng)。該系列標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及名稱地震地殼形變觀測方法地傾斜觀測地震地殼形變觀測方法洞體應(yīng)變觀測地震地殼形變觀測方法鉆孔應(yīng)變觀測本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：李正媛、周云耀、陳志遙、柯昌安、呂品姬、趙斌、吳濤、吳云、胡國慶、我國地震地殼變觀測工作開始于1962年廣東新豐江水庫6.1級地震。經(jīng)過半個世紀(jì)的地震監(jiān)測預(yù)報(bào)探索，建設(shè)成全國分布、固定臺站與流動觀測配套的地殼形變觀測臺網(wǎng)。地殼形變觀測包括：地傾斜、地應(yīng)變、斷層形變、重力場、水平形變、垂直形變等多種幾何物理觀測量，頻率覆蓋地震預(yù)測研究的長、中、短周期，是目前地震預(yù)測預(yù)報(bào)和科學(xué)研究中重要的觀測臺網(wǎng)。地傾斜觀測為臺站連續(xù)動態(tài)觀測，具有分辨力高、頻帶范圍寬、數(shù)字化觀測的特點(diǎn)。由于其觀測精度在10??~10-10以上，在研究揭示區(qū)域構(gòu)造形變、過程演化及高頻信息擾動等微動態(tài)變形特征方面的作用日益彰顯，為滿足應(yīng)用需要，也促進(jìn)了地殼形變觀測方法的完善與發(fā)展。通過對地傾斜、地應(yīng)變觀測原理的科學(xué)界定，觀測技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的規(guī)范要求、數(shù)據(jù)分析基本方法的使用約定等項(xiàng)工作開展，近年來中國地震局組織制定了形變臺站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、臺網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、儀器人網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了地殼形變臺網(wǎng)的建設(shè)，但作為臺網(wǎng)觀測主體內(nèi)容的地殼形變觀測方法標(biāo)準(zhǔn)長期缺失，直接影響到臺網(wǎng)的觀測運(yùn)行與發(fā)展。項(xiàng)目組通過梳理地殼形變臺網(wǎng)積累資料與理論認(rèn)識成果，組織專項(xiàng)試驗(yàn)、開展系統(tǒng)研究工作，制定出本項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。通過地震地殼形變觀測方法標(biāo)準(zhǔn)的制定與實(shí)施，指導(dǎo)地殼形變臺網(wǎng)的監(jiān)測運(yùn)行和發(fā)展，促進(jìn)其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的有序執(zhí)行，推動地震觀測標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)程，全面提升地震本標(biāo)準(zhǔn)給出了地傾斜觀測原理、理論計(jì)算模型，規(guī)定了地傾斜觀測儀器測試方法、觀測站組網(wǎng)與下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T19531.3—2004地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求第3部分：地殼形變觀測DB/T8.1—2003地震臺站建設(shè)規(guī)范地形變臺站第1部分：洞室地傾斜和地應(yīng)變臺站DB/T8.2—2003地震臺站建設(shè)規(guī)范地形變臺站第2部分：鉆孔地傾斜和地應(yīng)變臺站DB/T11.1—2007地震數(shù)據(jù)分類與代碼第1部分：基本類別DB/T31.1—2008地震觀測儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求地形變觀測儀第1部分：傾斜儀DB/T40.1—2010地震臺網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)要求地殼形變觀測網(wǎng)第1部分：固定站形變觀測網(wǎng)通過對儀器擺錘受重力及地殼運(yùn)動作用產(chǎn)生位移(或偏轉(zhuǎn))的觀測，確定地面傾斜變化的儀器。在山洞內(nèi)安裝傾斜儀，對地面傾斜變化進(jìn)行連工2在鉆孔(豎井)內(nèi)安裝傾斜儀，對地面傾斜變化進(jìn)行連續(xù)觀測記錄。[GB/T18207.2—2005,定義4.4.5.2][GB/T13983—1992,定義4.84]使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵變化，這種激勵變化應(yīng)緩慢[JJF1001—1998,定義7.11]a)分辨力應(yīng)優(yōu)于0.0002”;b)固體潮頻段的最大允許誤差MPE=0.003”;c)觀測站環(huán)境應(yīng)符合GB/T19531.3—2004的要求；e)觀測資料應(yīng)能長期、連續(xù)、清晰地記錄固體潮汐。a)傾斜儀器的通頻帶應(yīng)包含0.0083Hz(120s)～1a,觀測頻率范圍宜包含1Hz(1s)～DC;b)基線式傾斜儀器的通頻帶應(yīng)包含0.0167Hz(60s)~1a,觀測頻率范圍宜包含2Hz(0.5s)~a)采樣率應(yīng)根據(jù)儀器觀測頻率范圍確定。參見附錄E中的E.3.2條；b)基線式傾斜儀的采樣率應(yīng)不低于8Hz;數(shù)據(jù)吐出率應(yīng)不低于1次每分；c)寬頻帶擺式傾斜儀器的采樣率應(yīng)不低于40Hz;數(shù)據(jù)吐出率應(yīng)不低于1次每秒；d)分鐘采樣的傾斜儀器的截止頻率應(yīng)不高于0.0083Hz(120s),應(yīng)在數(shù)據(jù)采集器前加一個截止3c)當(dāng)觀測站附近有抽(注)水井工作時(shí)，應(yīng)建立抽(注)水記錄。有條件時(shí)宜觀測抽水井抽水a(chǎn))洞室溫度觀測分辨力0.01℃;變化量為△h,可按照式(1)計(jì)算基線L方向的傾斜變化量φ。4B點(diǎn)移動至新平衡位置B′點(diǎn)，變化距離為△d,產(chǎn)生的傾斜變化量φ按式(2)計(jì)算。φ表示了地面垂水平擺傾斜儀測量原理如圖2(b)所示。測點(diǎn)0上擺系的初始轉(zhuǎn)軸00'與地面鉛垂線OA間的夾面傾斜量φ按式(3)計(jì)算。p=206265"。觀測分量為α?、α2兩個方向，測得地傾斜變化分別為φ1和φ2,對應(yīng)時(shí)間上的地傾斜量φ與方位5α按式(4)、式(5)計(jì)算。式(6)、式(7)計(jì)算。a)按正北南(地理方位角0°)、正東西(地理方位角90°)兩個方向分別安裝北南、東西分量傾c)若受洞室條件限制，北南、東西分量的傾斜儀不能按地理方位角0°、90°布設(shè)，可放寬條件，在天體引潮力作用下，地面任一單位質(zhì)點(diǎn)A處會發(fā)生傾斜變化。北南與東西方向地傾斜分量為ξ(A)、η(A),采用剛體地球模型，可寫出傾斜固體潮理論公式式(8)、式(9)。傾斜固體潮理論值計(jì)算方法參見附錄A。67.3.1.2當(dāng)變化在±2%~±5%之間時(shí)，應(yīng)啟動新的格值。77.3.2不定期檢測7.4實(shí)驗(yàn)室檢測7.4.1檢測環(huán)境7.4.1.1檢測環(huán)境條件應(yīng)符合GB/T19531.3—2004中4.1條的要求，觀測洞室、儀器墩等設(shè)施應(yīng)滿足DB/T8.1—2003的要求。7.4.2檢測裝置與指標(biāo)應(yīng)具備檢測擺式傾斜儀、基線式傾斜儀的以下裝置與指標(biāo)：a)至少能同時(shí)并列安裝同型號的兩臺擺式傾斜儀或基線式傾斜儀；b)設(shè)置傾斜平臺，平臺的最大傾斜量應(yīng)不小于2”,最小傾斜量應(yīng)不大于0.0002”;傾斜平臺能在d)位移長度檢測設(shè)備分辨力不低于10??m,應(yīng)每年在質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)；e)具備高速數(shù)據(jù)采集器，分辨力為24位，等效輸入噪聲小于5μV,通道數(shù)為6,采樣率可在7.4.3檢測內(nèi)容與要求1Hz～500Hz的范圍內(nèi)設(shè)置。7.4.3檢測內(nèi)容與要求進(jìn)入臺網(wǎng)的傾斜觀測儀器應(yīng)進(jìn)行傳遞函數(shù)檢測，并提供傳遞函數(shù)表達(dá)式(零、極點(diǎn)序列);檢測步驟和數(shù)據(jù)處理方法見附錄E中的E.1條。進(jìn)入臺網(wǎng)的傾斜觀測儀器應(yīng)進(jìn)行靈敏度檢測；檢測步驟和數(shù)據(jù)處理方法見附錄E中的E.2條。7.4.3.3其他指標(biāo)測試傾斜觀測儀器的分辨力、線性度、漂移量、最大誤差等檢測方法參見DB/T31.1—2008;應(yīng)建立各項(xiàng)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù)規(guī)程。對比觀測應(yīng)符合下列要求：a)同一觀測點(diǎn)的兩臺以上同型號儀器比測，儀器并列地安裝在相同的儀器墩上或兩個儀器墩間距不超過100cm,連續(xù)記錄不少于22d;8一致性合格；當(dāng)相關(guān)系數(shù)小于80%時(shí)，應(yīng)對儀器進(jìn)行檢修；c)觀測網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行比測的儀器數(shù)量應(yīng)不少于5%～10%比例(不少于兩臺)。地傾斜觀測網(wǎng)由一定空間范圍內(nèi)分布的若干個地傾斜觀測站組成。根據(jù)地傾斜觀測網(wǎng)的作用和技術(shù)指標(biāo)可分為I級地傾斜觀測網(wǎng)和Ⅱ級地傾斜觀測網(wǎng)。地傾斜觀測站在全國的布設(shè)應(yīng)符合DB/T40.1—2010第6章的要求。8.2.2.1監(jiān)測斷裂帶的傾斜觀測站布設(shè)，應(yīng)滿足地質(zhì)、地貌地形條件，避開斷層穿過觀測站，離開8.2.2.2觀測站沿?cái)嗔褞Р荚O(shè)時(shí)，宜布設(shè)于斷裂兩側(cè)。沿海岸觀測組網(wǎng)應(yīng)符合下列要求：a)在沿海布設(shè)地傾斜觀測站，應(yīng)規(guī)避海潮影響顯著的區(qū)域與位置；在觀測過程中，應(yīng)同時(shí)收集測站附近的驗(yàn)潮站觀測數(shù)據(jù)。我國典型地區(qū)海潮影響見附錄C中的C.2條；b)沿海觀測站應(yīng)選擇在海面寬闊、海底平坦的區(qū)域附近，避開狹窄海灣和復(fù)雜海底地形的區(qū)域。a)應(yīng)布設(shè)多條從沿海延伸至內(nèi)陸的傾斜觀測剖面b)觀測站選址應(yīng)在地質(zhì)構(gòu)造簡單和地形平坦的地區(qū)，避開地形復(fù)雜和地下構(gòu)造非各向同性較強(qiáng)的地傾斜觀測數(shù)據(jù)包括原始數(shù)據(jù)和產(chǎn)出數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分類應(yīng)符合DB/T11.1—2007和DB/T11.2—99.2.1地傾斜觀測儀器吐出的未經(jīng)任何處理的地傾斜時(shí)間序列數(shù)據(jù)，吐出率應(yīng)不低于1次/分。9.2.2氣壓、洞溫等輔助測項(xiàng)吐出的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，吐出率應(yīng)不低于1次/分。地傾斜各觀測分量經(jīng)過預(yù)處理后的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)吐出率與原始觀測數(shù)據(jù)相同或相對應(yīng)。觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理要求見附錄G。9.3.2均值數(shù)據(jù)記錄每日儀器運(yùn)行、觀測維護(hù)、環(huán)境影響、數(shù)據(jù)產(chǎn)出等信息，產(chǎn)出周期不應(yīng)大于1次每天。由地傾斜連續(xù)時(shí)均值數(shù)據(jù)序列進(jìn)行傾斜固體潮調(diào)和分析計(jì)算出的周日潮波分量K?、0?、Q?、M1、J?,半日潮波分量M?、S?、N?、2N?、L?等一組潮汐因子、相位滯后及其誤差數(shù)據(jù)，產(chǎn)出周期宜不大于1個月。調(diào)和分析計(jì)算公式見附錄H中的H1條。用時(shí)均值進(jìn)行傾斜固體潮調(diào)和分析計(jì)算，獲得的半日潮波M?的潮汐因子外精度、潮汐因子中誤差、相位滯后誤差等一組評定傾斜潮汐觀測數(shù)據(jù)內(nèi)在精度的數(shù)據(jù)指標(biāo)。誤差計(jì)算見附錄H中的H.3用一年的日均值數(shù)據(jù)進(jìn)行連均方差計(jì)算或用五日均值數(shù)據(jù)進(jìn)行的契比雪夫多項(xiàng)式擬合計(jì)算獲得的一組評定地傾斜觀測數(shù)據(jù)長趨勢穩(wěn)定性內(nèi)在精度的指標(biāo)。計(jì)算方法見附錄G中的G.2條。時(shí)均值數(shù)據(jù)yn為時(shí)段t內(nèi)正點(diǎn)及前后各30個分鐘值數(shù)據(jù)yu)的平均值。j——分鐘序號：-30,-29,…,29,30;t——小時(shí)序號：0,1,…,22,23;r——日期序號：取值：1,2,3,…。9.4.2日均值計(jì)算日均值數(shù)據(jù)d,用第m月第r天內(nèi)的時(shí)均值數(shù)據(jù)y取平均值。m——月序號：1,2,…,11,12。五日均值數(shù)據(jù)z,以從每年1月1日起計(jì)的連續(xù)5個日均值數(shù)據(jù)d:取平均計(jì)算。T—一年中五日均值的序號，取1,2,…,73;i——從1月1日起全年日均值的排序號，取1,2,…,365。積累不少于一年的連續(xù)、穩(wěn)定的地傾斜觀測數(shù)據(jù)，固體潮汐清晰，具有年度變化規(guī)律；觀測數(shù)據(jù)精度達(dá)到4.2.4條規(guī)定的指標(biāo)。原始數(shù)據(jù)、輔助觀測應(yīng)滿足9.2條和4.2.5條的要求，對出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常，對應(yīng)輔助觀測項(xiàng)進(jìn)行a)用東西、北南兩正交方向的五日(或旬)均值序列繪制矢量曲線，當(dāng)出現(xiàn)持續(xù)3個月以上偏離原有趨勢，偏離量值大于n倍中誤差值，或偏離方向大于30°,且曲線出現(xiàn)拐彎、打結(jié)、轉(zhuǎn)b)繪制日均值曲線，當(dāng)出現(xiàn)異常年變、異常偏離大于n倍中誤差，持續(xù)時(shí)間不小于3個月的變c)繪制月潮汐因子曲線，當(dāng)出現(xiàn)異常變化，且偏離值大于n倍中誤差時(shí)，持續(xù)時(shí)間不小于3個月的變化；d)時(shí)均值序列小波分析曲線，在周期3個月或更低頻帶上出現(xiàn)顯著、持續(xù)異常變化，變化值大于n倍以上中誤差；e)n值確定可根據(jù)序列屬性、噪聲水平、變化背景等，在[1,3]值域內(nèi)選取。9.5.3短期數(shù)據(jù)異常地傾斜觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)下列情形之一者，可判別為短期高頻數(shù)據(jù)異常變化：a)吐出率為分鐘或密度更高的地傾斜數(shù)字化觀測序列，出現(xiàn)持續(xù)3小時(shí)或更長時(shí)間波動，且變化幅度大于n倍中誤差；b)以6s打點(diǎn)繪圖的地傾斜模擬記錄，或以感光紙連續(xù)記錄的觀測曲線，出現(xiàn)持續(xù)3小時(shí)或更長9.5.4數(shù)據(jù)變化處理識別觀測數(shù)據(jù)存在異常變化，應(yīng)檢查并確認(rèn)儀器運(yùn)行狀況(見7.3.2條),并在觀測日志中對儀器運(yùn)行狀態(tài)和是否存在人為干擾影響進(jìn)行備注和說明，記錄數(shù)據(jù)異常變化的時(shí)間、幅度等參數(shù)。(資料性附錄)相對剛體地球來說，地面上任一點(diǎn)的重力方向(垂線)不隨時(shí)間變化，而該點(diǎn)起潮力的大小和方向則隨著時(shí)間在不斷地變化，因而地面上任一點(diǎn)的瞬時(shí)垂線與垂線所在的平面以及它們之間的夾角也將隨著時(shí)間發(fā)生不斷的變化。這種變化表現(xiàn)為剛體地球表面相對于瞬時(shí)水平面的傾斜，這種傾斜稱為剛體地球的地傾斜固體潮或地傾斜固體潮的理論值。若定義垂線相對于地面的方向用向北的分量ξ和向東的分量η表示，則其傾斜潮汐分量為：Vn——引潮天體對觀測點(diǎn)的n階引力位；φ——觀測點(diǎn)的地心緯度；對于實(shí)際應(yīng)用，引潮力位的級數(shù)展開公式一般取至三階位，月亮取至三階位，太陽取至二階位，p—月亮近地點(diǎn)平黃經(jīng)；P,——太陽地點(diǎn)(或近日點(diǎn))平黃經(jīng)；T—自2000年1月1日00算起的儒略世紀(jì)時(shí)，即：d——計(jì)算年首至計(jì)算日之整日數(shù)；th、tm、t—計(jì)算時(shí)刻(北京時(shí))的小時(shí)、分、秒。將引潮力位表達(dá)式(A.2)代入式(A1),并代人有關(guān)的天文常數(shù)，得到正南北方向和正東西方上述的固體潮理論值封閉公式是基于潮汐觀測在正南北和正東西方向進(jìn)行，實(shí)際地傾斜觀測中，常由于條件限制，傾斜儀的安裝與正南北、正東西方向相差α方位角，如圖A.1所示。DB/T45—2012圖A.1(φ,λ)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換由(φ,λ)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成(ξ,η)坐標(biāo)系的傾斜公式為：(資料性附錄)圖B.1是位錯模式幾何圖，右手直角坐標(biāo)系0-xyz為斷層坐標(biāo)系，原點(diǎn)層上點(diǎn)的走滑位錯，傾滑位錯，張裂位錯分量，也是位錯向量沿矩形位錯面和其法線上的第i個分量B.1點(diǎn)源位錯模型計(jì)算地傾斜公式走滑斷層拉張斷層式中：B.2矩形位錯模型計(jì)算地傾斜公式B.2.1走滑斷層傾滑斷層拉張斷層DB/T45—2012(資料性附錄)C.1海潮負(fù)荷產(chǎn)生的地傾斜變化模型用海潮負(fù)荷Green函數(shù)和潮高作褶積積分，計(jì)算出海潮對地傾斜和地應(yīng)變固體潮觀測值的影響。地球及其重力場對海潮響應(yīng)的彈性模型也可以用三組類似于勒夫數(shù)的函數(shù)來表征，這三組勒夫數(shù)ua——由海水引力所引起的重力等位面的位移；C.1.2海潮的萬有引力效應(yīng)海潮萬有引力位W,稱為海潮位，用Z表示負(fù)荷點(diǎn)的r及其時(shí)刻t的海潮振幅，A點(diǎn)處的海潮位表p——待研究點(diǎn)至流動點(diǎn)的弦長，積分在整個地球表面S進(jìn)行；σw——海水密度，在整個海洋中被認(rèn)為是一個常數(shù)。R——地球的平均半徑。使用Legendre分解公式，得到以球諧級數(shù)表示的海潮位表達(dá)式：潮汐負(fù)荷形變計(jì)算分兩步進(jìn)行，先求出地球?qū)挝稽c(diǎn)質(zhì)量負(fù)荷的響應(yīng)函數(shù)，稱為Green函數(shù)，然后，海潮負(fù)荷可用潮高與Green函數(shù)的褶積表示：p——海水密度；h(φ',λ')——潮高；G(θ,A)—格林函數(shù)；式中w?t+φ:為天文幅角數(shù)，與太陽和月亮的位置有關(guān)，可以用IERS標(biāo)準(zhǔn)提供的程序計(jì)算。L(Ω,t)和G(ψ,A)分別代表傾斜和應(yīng)變固體潮的負(fù)荷改正值及其相應(yīng)的格林函數(shù)，為計(jì)算點(diǎn)與流動點(diǎn)′之間的球面角距，其值為：H(θ',λ')——潮高；S——與流動點(diǎn)(θ',λ')有關(guān)的全球海域；A—負(fù)荷點(diǎn)相對于計(jì)算點(diǎn)的方位角。式中：hp、Wp、xp、φp——第p個分波的振幅、角速度、初相位與相位。C.2我國典型區(qū)域海潮影響海洋負(fù)荷在中國大陸的空間分布具有以下特征：a)所有海洋負(fù)荷改正都由東向西遞減，沿海地區(qū)影響較大，對傾斜，最大影響達(dá)幾十毫秒，量級達(dá)到甚至超過固體潮的影響；對應(yīng)變，達(dá)1×10-?量級，為固體潮的50%;b)整個中國大陸傾斜都受海潮的影響，從海邊向內(nèi)陸衰減特別快，主要受太平洋和印度洋海潮的控制，分波負(fù)荷潮長軸跡線呈兩端向太平洋和印度洋彎曲的弧線，負(fù)荷潮橢圓長半軸在大陸東部沿海地區(qū)可達(dá)十幾毫秒，而在大陸西部新疆地區(qū)僅為0.3ms～0.4ms;c)在中國大陸東部沿海地區(qū)海潮K,、0,分波地傾斜可達(dá)固體潮相應(yīng)振幅锝0%～90%,而M?分波應(yīng)變固體潮振幅一般可達(dá)固體潮振幅的50%～60%,而中國大陸西部內(nèi)陸地區(qū)負(fù)荷潮的振幅亦可達(dá)固體潮振幅的百分之幾；d)遠(yuǎn)離海洋的中國大陸內(nèi)部臺站的傾斜固體潮M?波、N?波與S?波的γ值彼此很接近，并與理論預(yù)期值較吻合，但沿海地區(qū)的(值則與預(yù)期值相差甚遠(yuǎn)。表C.1我國有關(guān)海港海潮振幅港名H汕頭寧波煙臺廈門泉州佘山營口表C.2我國沿海有關(guān)形變臺站傾斜固體潮振幅港名靈山汕頭寧波煙臺廈門泉州佘山營口(規(guī)范性附錄)地形變儀器中，數(shù)據(jù)采集器的頻率特性、線性度和噪聲是影響儀器測量精度的因素之一。因此，數(shù)據(jù)采集器測試條件應(yīng)符合GB/T19531.3—2004中4.1條的要求。a)數(shù)據(jù)采集器、正弦波發(fā)生器和頻譜分析儀應(yīng)在觀測環(huán)境下工作不少于一天；b)通過正弦波發(fā)生器逐次輸出幅度相同、頻率不同正弦波信號給a)如果輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相同，且在不同輸入頻率信號作用下，數(shù)據(jù)采集器的輸b)在輸出信號的頻譜中，如果除了與輸人信號頻率相同的信號(主信號)外，還有其他頻率的D.4.1線性度檢測a)數(shù)據(jù)采集器、標(biāo)準(zhǔn)電壓信號發(fā)生器應(yīng)在日常觀測環(huán)境下工作不少于一天；b)由標(biāo)準(zhǔn)電壓信號發(fā)生器給數(shù)據(jù)采集器輸入端送入一個直流電壓信號，記錄數(shù)c)重復(fù)步驟b)中所述，逐次地線性增大或縮小輸入電壓信號的幅度； (D.1) (D.2) (D.3)n——測量點(diǎn)數(shù)；b——線性擬合直線方程系數(shù)(即數(shù)據(jù)采集器的轉(zhuǎn)換系數(shù));D.4.3計(jì)算線性偏差值(△y:)集合中最大值△.即為在量程△ys=b(xn-x;)中的線性偏差最大值，按式(D.9)計(jì)算若線性度誤,判定為合格。44N——計(jì)算天數(shù)(一般N不應(yīng)小于3天);(規(guī)范性附錄)傾斜觀測儀器可采用階躍響應(yīng)法測試其傳遞函數(shù)。利用微位移裝置產(chǎn)生一個合適大小的階躍信號來模擬傾斜儀所觀測到的地面運(yùn)動。通過記錄傾斜儀在階躍信號作用下的響應(yīng)曲線，擬合計(jì)算出儀器wn——無阻尼振蕩頻率(自然頻率);5---相對阻尼系數(shù)；s——拉普拉斯變換式的參量，稱為拉普拉斯算符。二階傳遞函數(shù)的響應(yīng)取決于w。和ξ兩個參數(shù)：a)欠阻尼(0<ξ<1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：b)臨界阻尼(ξ=1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：c)過阻尼(ξ>1)二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)：根據(jù)儀器的階躍響應(yīng)記錄數(shù)據(jù)求取wn、ξ,得到不含增益K的二階傳遞函數(shù)的表達(dá)式。測試設(shè)備包括位移發(fā)生器、傾斜測試平臺、高速數(shù)據(jù)采集器等，測試設(shè)備連接見圖E.1。測試按下列步驟進(jìn)行：b)傾斜儀的輸出信號接入高速數(shù)據(jù)采集器；a)對輸出記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，得到去掉增益K的單位階躍響應(yīng)曲線。歸一化處理方法：把階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)的起點(diǎn)當(dāng)作0,把階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)值當(dāng)作1,將所有數(shù)據(jù)的大小按照相應(yīng)的比例b)判斷記錄數(shù)據(jù)曲線的ξ的范圍是大于1或小于1;c)如ξ<1,采用單位階躍響應(yīng)公式(E.2)和步驟g)的方法對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算；d)如ζ>1,采用單位階躍響應(yīng)公式(E.4)和步驟g)的方法對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合計(jì)算；e)如步驟c)、d)兩項(xiàng)均無法擬合，則可能表明ξ=1,采用單位階躍響應(yīng)公式(E.3)和步驟g)g)最小二乘法擬合計(jì)算。以單位階躍響應(yīng)公式計(jì)算階躍響應(yīng)理論曲線，用該理論曲線對測試記錄數(shù)據(jù)的單位階躍響應(yīng)進(jìn)行擬合：通過改變理論曲線的ξ和wn值，用最小二乘法求出理論曲線與記錄數(shù)據(jù)之間的殘差。當(dāng)擬合殘差的均方根值達(dá)到最小值且該值小于0.001時(shí)，即認(rèn)為該理E.2傾斜觀測儀器靈敏度測試方法傾斜觀測儀器在運(yùn)行工作期間的定期格值(靈敏度)檢測是以儀器自帶的校準(zhǔn)裝置作為位移標(biāo)準(zhǔn)基線式傾斜觀測儀器靈敏度測試設(shè)備包括激光干涉儀、位移發(fā)生器、數(shù)字電壓表等，見圖E.2。擺式傾斜觀測儀器靈敏度測試設(shè)備包括激光干涉儀、傾斜觀測平臺、數(shù)字電壓表等，見圖E.3。生器圖E.2基線式傾斜儀靈敏度測試設(shè) 平涉我圖E.3擺式傾斜儀靈敏度測干涉鏡位移發(fā)生器使測試平臺或儀器的一端發(fā)生垂直增量變化，儀器因此隨之發(fā)生傾斜，傾斜儀輸出量L——平臺基線長度，單位為米(m)。a)按照圖E.2或圖E.3所示方法安裝傾斜儀、激光干涉儀等，將傾斜儀的輸出信號接入數(shù)字電壓表；b)保證傾斜儀正常工作；c)通過位移發(fā)生器給傾斜測試平臺或基線式傾斜儀一端加(減)一個位移量，使平臺傾斜角或基線式傾斜儀的變化量從起始位置x?變到x?,即傾角變化△x?=x?-x1,其中x?、x?應(yīng)以激光干涉儀的測定量為準(zhǔn)；d)數(shù)字電壓表記錄傾斜儀的輸出信號，得到儀器測量輸出變化△y?=y?-y1;e)位移發(fā)生器再減(加)一個變量，平臺由x?變化到x?,儀器由y?返測到y(tǒng)?,得到△x?=x?-f)重復(fù)步驟c)~e),共得到10個△x;和10個測量結(jié)果△y;。E.2.4數(shù)據(jù)處理傾斜儀靈敏度及平均值按式(E.6)和式(E.7)計(jì)算：b即為式(E.1)中的增益K值。E.3采樣率與儀器頻帶的關(guān)系根據(jù)傾斜儀器頻率特性確定采樣率，避免或減少混疊信號產(chǎn)生。頻帶幅值漸近線阻尼系數(shù)2阻尼系數(shù)=0.707遵帶增益裕量面尼系數(shù)-0j1道鐘阻尼系數(shù)=2阻尼系數(shù)+0.1阻尼系數(shù)-07阻尼系數(shù)0.707阻尼系數(shù)÷0.707過渡帶摩尼系數(shù)一0過液帶阻尼系數(shù)一2過帶圖E.4不同阻尼系數(shù)的二階系統(tǒng)幅頻、相頻特性圖DB/T45—2012觀測儀器的傳遞函數(shù)可以用幅頻特性與相頻特性曲線描述。圖E.4是典型的二階低通、測量動態(tài)范圍80dB的系統(tǒng)的幅頻特性與相頻特性曲線，通帶漸近線與過渡帶漸近線的交點(diǎn)所對應(yīng)的頻率點(diǎn)，就是轉(zhuǎn)折頻率w,即固有頻率或自然頻率，也稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn)f。=w。/2π,即系統(tǒng)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)。當(dāng)阻尼系數(shù)為0.707時(shí)，其增益-3dB的頻率，即截止頻率f。與轉(zhuǎn)折頻率f。相等(圖中f。=0.1Hz)。如圖E.4所示，增益不小于-3dB的頻率區(qū)間稱為通帶，又稱儀器的頻帶寬度或帶寬；增益小于-80dB的頻率區(qū)間為阻帶；增益在-3dB到-80dB的頻率區(qū)間為過渡帶。過渡帶區(qū)間仍有正確的信號輸出，僅是增益逐漸降低直到-80dB,其降低的斜率=N×20dB/10倍頻，N是傳遞函數(shù)的階數(shù)。f.是測量系統(tǒng)標(biāo)稱設(shè)計(jì)中包含通帶與過渡帶可獲取信號的最高頻率，而fm是當(dāng)存在頻率裕量或增益裕由圖E.4可知，隨著阻尼系數(shù)不同，幅頻特性-3dB點(diǎn)將變化，儀器帶寬隨之變化，相移也變化。為了能真實(shí)地反映地面運(yùn)動的信息，儀器的相對阻尼系數(shù)ξ宜取值為0<ξ<1。由于每臺儀器阻尼系數(shù)的差異，自然頻率w。相同的儀器表現(xiàn)出來的通頻帶是不同的。阻尼系數(shù)ξ越大，截止頻率就越根據(jù)采樣定理，數(shù)據(jù)采樣滿足f>2f。條件就能恢復(fù)原信號，如果考慮裕量，則f?=3f。當(dāng)不能滿足f,>2f。條件時(shí)，原信號與采樣信號重疊將會產(chǎn)生混疊信號。混疊信號周期從2T,到直流都有可能存在，且幅度與原信號相同，將沒在實(shí)際使用中，一個信號周期至少要有4個采樣點(diǎn)才能較好表達(dá)信號特征，即：f,=4f。由公式(E.1),當(dāng)阻尼系數(shù)為0.707時(shí)，其增益-3dB的頻率即截止頻率w。與轉(zhuǎn)折頻率w。相