中國地震局部門計(jì)量檢定規(guī)程地表地震計(jì)中國地震局發(fā)布verificationRegulationofI引言 1 1 1 2 26通用技術(shù)要求 3 4 11 12 17 21JJG(地震)001-20241JJF11562006振動(dòng)沖擊轉(zhuǎn)速計(jì)量術(shù)語及定義GB/T19531.12004地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求第1部分:測震DB/T212007地震觀測儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求常用技術(shù)參數(shù)表述與測試方法DB/T222020地震觀測儀器進(jìn)網(wǎng)技術(shù)要求地震儀地震計(jì)擺錘感受到加速度與標(biāo)定線圈輸入激勵(lì)電壓或電流之比。單位為ms-2/V或/A。2(UD)、東西(EW)、北南(NS)采用力平衡式結(jié)構(gòu),通過電子線低端截止頻率/Hz高端截止頻率/Hz0.0167105.1參考靈敏度誤差:應(yīng)優(yōu)于±3%。注:檢定時(shí)一般使用2000V/(m/s)-5%~5%10Hz≤f≤30Hz-30%~10%(30Hz<f≤40Hz)-5%5%0.1Hz≤f≤7Hz)-30%~10%7Hz<f≤10Hz)5.3幅值線性度:應(yīng)不大于0.2%5.5低端截止頻率誤差:應(yīng)優(yōu)于±3%JJG(地震)001-202435.6低頻端阻尼誤差:應(yīng)優(yōu)于±3%。注:檢定時(shí)一般使用0.707作為標(biāo)稱低頻端阻尼,當(dāng)使用其他標(biāo)稱值時(shí)應(yīng)予以注明。5.7噪聲;應(yīng)滿足表3的要求。短周期噪聲:≤5×10-8m/s(1Hz~40Hz)短周期噪聲:≤510-8m/s(1Hz~40Hz)長周期噪聲譜密度:≤510-16(m/s2)2/Hz(0.01Hz)短周期噪聲:≤1×10-8m/s(1Hz~40Hz)長周期噪聲譜密度:≤5x10-17(m/s2)2/Hz0.01Hz)短周期噪聲:≤510-9m/s(1Hz~10Hz)長周期噪聲譜密度:≤5x10-18(m/s2)2/Hz(0.01Hz)地震計(jì)應(yīng)具備UD、EW、NS方向信號輸出,信號輸出采用雙端平衡差分方式。地震(10Hz<f≤30Hz).地震計(jì)應(yīng)能夠在-20℃~50℃的溫度范圍內(nèi)正常工作。正常工作,其擺錘零位偏移量應(yīng)不超出滿幅值的50%。位偏移量應(yīng)不超出滿幅值的50%。JJG(地震)001-20244環(huán)境溫度:(23±3)℃;相對濕度:≤75%;a)環(huán)境地動(dòng)噪聲:在1Hz~20Hz范圍內(nèi)速度有效值應(yīng)不大于3.16×10-8m/s,即優(yōu)于I級環(huán)境地噪聲水平;在0.005Hz~0.05Hz頻帶內(nèi)范圍加速度功率譜密度應(yīng)不的測量范圍(頻率至少覆蓋0.1Hz~120Hz),其不確定度應(yīng)滿足表4的要求。測量不確定度(k=2)速度幅值:0.3mm/s20mm/s0.005Hz0.1Hz2%0.1Hzr~120Hza)頻率范圍:1μHz~200Hzi;b)電壓輸出幅度:≥10Vc)電壓幅度誤差:≤1%;d)方波上升時(shí)間:≤10nsJJG(地震)001-20245a)頻率范圍:0.00833Hz~40HzSb)參考靈敏度誤差:優(yōu)于±1%;c)短周期噪聲:≤2×10-9m/s(1Hz~40Hz);d)長周期噪聲功率譜密度:≤2.5x10-17(m/s2)2/Hz(0.01Hz).a)溫度范圍:-40℃~80℃;d)溫度波動(dòng)度:優(yōu)于±0.5℃;1+2+3+/-4+5+6+7+8+9+++注:表中u+n為應(yīng)檢項(xiàng)目;"-n為可不檢項(xiàng)目;+/"為可檢可不檢項(xiàng)目,根依據(jù)6.1和6.2進(jìn)行檢查,符合要求后,再進(jìn)行以下各條的檢查和檢定。JJG(地震)001-20246激振,在10Hz頻點(diǎn)處輸出信號幅值應(yīng)不小于9mm/s,在20Hz頻點(diǎn)處輸出信號幅值應(yīng)不小于5mm/s,地震計(jì)輸出波形應(yīng)無明顯畸形,失真度應(yīng)不大于3%。對地震計(jì)的三個(gè)方向分別進(jìn)行檢查,檢查結(jié)果應(yīng)滿足6.3的要求。依據(jù)附錄D進(jìn)行檢查,檢查結(jié)果應(yīng)滿足6.4的要求。動(dòng)速度值,并測量被檢地震計(jì)輸出電壓值。對被檢地震計(jì)的UD、EW、NS三個(gè)傳感方1振動(dòng)頻率:1Hz或5Hz(參考頻率點(diǎn));振動(dòng)信號幅度:5mm/s2振動(dòng)頻率(Hz):0.005*、0.01*、0.02*、0.05**、0.1.、0.20.5i1、2、57、102025**31.5、40、50*、63*、80*;振動(dòng)信號幅度:5mm/s(f10Hz)、2.5mm/s(f>10Hz3振動(dòng)頻率:1Hz:或5Hz(參考頻率點(diǎn));振動(dòng)信號幅度(mm/s):0.5、12、3h4、5n6、7、8、94振動(dòng)頻率:1Hz:或5Hz(參考頻率點(diǎn));振動(dòng)信號幅度:5mm/s注:15Hz,其他為1Hz。2振動(dòng)信號幅度偏差應(yīng)控制在±0.3mm/s以內(nèi);當(dāng)振動(dòng)信號幅度超過振動(dòng)臺工作范圍時(shí),3“”2中涉及的振動(dòng)頻率進(jìn)行檢定,表中標(biāo)注“*”的頻率可根據(jù)用JJG(地震)001-20247V——地震計(jì)輸出值,V;×100%S——參考頻率點(diǎn)的靈敏度,V/(ms-1);So——標(biāo)稱靈敏度,V/(ms-1)。檢定結(jié)果應(yīng)符合5.1的要求。(1(2=×100%(3):ei——第i個(gè)頻率點(diǎn)的靈敏度與參考頻率點(diǎn)靈敏度的相對偏差;Si——第i個(gè)頻率點(diǎn)的靈敏度,V/(ms-1)sS——參考頻率點(diǎn)靈敏度,V/(ms-1)。檢定結(jié)果應(yīng)符合5.2的要求。乘法計(jì)算幅值線性度。由n次測量的速度v和輸出電壓V,求出回歸直線:K——用最小二乘法求出的回歸系數(shù);8l=×100%l——幅值線性度誤差;V——地震計(jì)第i個(gè)測量點(diǎn)輸出電壓的實(shí)測值,V;V′——地震計(jì)第i個(gè)測量點(diǎn)輸出電壓擬合值,V;FS——地震計(jì)滿量程輸出電壓,V。檢定結(jié)果應(yīng)符合5.3的要求。兩個(gè)方向的輸出電壓,按照7.3.4.2計(jì)算靈敏度作為橫向靈敏度。橫向靈敏度與參考頻率TSR=×100%ST——地震計(jì)橫向靈敏度,V/(ms-1);S——地震計(jì)參考頻率點(diǎn)靈敏度,V/(ms-1)。取其他兩個(gè)方向中TSR較大值作為檢定結(jié)果,檢定結(jié)果應(yīng)符合5.4的要求。JJG(地震)001-20249的10%~70%,使用數(shù)據(jù)采集器記錄地震計(jì)的輸出信號。分別截取方波輸入信號上升沿檢定結(jié)果應(yīng)符合5.5、5.6的要求。在滿足7.1.1.2要求的場地進(jìn)行檢定,檢定方法見附錄C,檢定結(jié)果應(yīng)符合5.7的要求。地表地震計(jì)的檢定周期一般不超過10年。檢定周期內(nèi),使用單位應(yīng)參照附錄E的方JJG(地震)001-2024附錄AA.1直接計(jì)算正弦波振幅值的時(shí)域方法測試信號頻率不大于0.02f?的情況下,查找正弦波測試序列xi中的最大值x???和最小值x???則正弦波測試信號的峰值為(x????x???A.2正弦函數(shù)擬合方法于0.1f?的情況下,使用以下正弦函數(shù)模型公式進(jìn)行最小二乘法擬合。公式(A.2)為正xo(t)=AOsin(t+φo)+do……………(A.1)T?——·采樣周期,s。有效值為A/√2,正弦信號的頻率為幼/(2π)A.3計(jì)算正弦波幅值的頻域方法若k=Nf/f?為整數(shù),則可使用以下傅里葉變換式直接計(jì)算正弦波峰值。?JJG(地震)001-202411型S0——地震計(jì)靈敏度,V/(ms-1);若脈沖測試電流幅度為Ic,地震計(jì)標(biāo)定裝置常數(shù)為Sc,則階躍信號響應(yīng)為11D11D按照使殘差p最小化的目標(biāo),確定常數(shù)ω0、D、AO、no、do的取值。將ω0D作為最JJG(地震)001-2024聲水平應(yīng)符合7.1.1.2的要求。d)將地震計(jì)和數(shù)據(jù)采集器設(shè)置為最小量程,采樣率設(shè)置為100Hz,內(nèi)部時(shí)鐘保持與UTC時(shí)間同步,并使所有地震計(jì)及相關(guān)設(shè)備處于工作狀態(tài)。震計(jì)進(jìn)入穩(wěn)態(tài),檢查并記錄擺錘零位電壓,若擺錘零位電壓大于其最大輸出值的20%f)若被檢地震計(jì)為超寬頻帶地震計(jì),應(yīng)在安裝調(diào)試完成24h后,計(jì)算LP輸出通道(長20%,應(yīng)再次啟動(dòng)調(diào)零功能。運(yùn)行兩周后復(fù)查LP通道24h均值,必要時(shí)再次啟動(dòng)調(diào)零功對于短周期地震計(jì),應(yīng)記錄不少于72h的連續(xù)觀測數(shù)據(jù);寬頻帶和甚寬頻帶地震計(jì)宜記錄不少于15;天的連續(xù)觀測數(shù)據(jù);超寬頻帶地震計(jì)的記錄時(shí)間宜不少于1個(gè)月。測試b)對于短周期地震計(jì),計(jì)算臺基噪聲功率譜的頻率范圍不窄于0.01Hz~40Hz;對于寬頻帶地震計(jì)和甚寬頻帶地震計(jì),計(jì)算功率譜的頻率范圍不窄于0.001Hz~40Hz;對于超寬頻帶地震計(jì),計(jì)算功率譜的頻率范圍不窄于0.0003Hz~40Hz。c)對截取的各個(gè)地震計(jì)的觀測數(shù)據(jù),按照C.6給出的方法計(jì)算臺基噪聲功率譜。選擇一臺參考地震計(jì)進(jìn)行組合,使用C.8的方法計(jì)算被檢地震計(jì)和參考地震計(jì)3)若只有一臺被檢地震計(jì),則將其與兩臺參考地震計(jì)進(jìn)行組合,使用C.8的方法之間有明顯差異,則將每臺被檢地震計(jì)與參考地震計(jì)進(jìn)行組合,使用C.7的方5)若測試中沒有使用參考地震計(jì),且只有兩臺同型號的被檢地震計(jì),則使用C.7f)針對每臺被檢地震計(jì),應(yīng)取得不少于10個(gè)時(shí)段(每個(gè)時(shí)段不少于1h)的噪聲功率譜曲線,并計(jì)算短周期頻段的噪聲有效值。對于各類寬頻帶地震計(jì),應(yīng)計(jì)算0.01Hz記錄短周期頻段的噪聲有效值,各類寬頻帶地震計(jì)0.01Hz頻率處的噪聲譜密度平均設(shè)噪聲數(shù)據(jù)序列的采樣率為fo。將輸入序列分為M段,每段序列長度為N。為增加分段數(shù)量并保持較大的序列長度N值,各個(gè)分段間可有50%~75%的數(shù)據(jù)重疊。對分段數(shù)據(jù)應(yīng)用表C.1第1項(xiàng)至第6項(xiàng)所對應(yīng)的窗函數(shù)進(jìn)行加權(quán)。表C.1部分余弦窗函數(shù)系數(shù)表序號0123451 2 3 42-5.38355e-14.61645e-1 53-4.24380e-14.97341e-17.82793e-2 64-3.63582e-14.89177e-11.36600e-11.06411e-2 然后進(jìn)行FFT計(jì)算,得到頻域序列X(k),見公式(C.1)。ew(n)——窗函數(shù)。按照公式(C.2)計(jì)算平均功率譜。按照公式(C.3)計(jì)算fk=(k=0,1,2,ooo,蘭?1)頻點(diǎn)的噪聲功率譜密度。量。記地震計(jì)觀測的某一方向的地面振動(dòng)信號為x(t),兩臺地震計(jì)的自身噪聲分別記為n?(t)n?(t),頻率響應(yīng)分別為H?(f)H?(f),信號輸出分別記為y?(t)y?(t)功率譜密度,P??(f)為y?(t)y?(t)的互功率譜密度。假設(shè)各地震:計(jì)的噪聲是不相關(guān)的,則兩臺地震計(jì)輸出信號的功率譜密度和互功率譜密度可使用公式(C.4)、公式(C.5)和公式(C.6)計(jì)算。4)5)公式(C.7)定義了信號y?(t)y?(t)的幅值平方相干函數(shù)。按照公式(C.8)估算兩臺地震計(jì)的噪聲功率譜密度。量。記地震計(jì)觀測的某一方向的地面振動(dòng)信號為x(t),三臺地震計(jì)的自身噪聲分別記為n? 假設(shè)各地震計(jì)的噪聲是不相關(guān)的,則y?(t)、y?(t)y?(t) 使用公式(C.11)估算各個(gè)地震計(jì)的噪,聲功率譜密度NiJJG(地震)001-2024JJG(地震)001-2024公式(C.9)、公式(C.10)和公式(C.11)中下角標(biāo)的取值為:i)j)k=1)2)3i≠j≠kJJG(地震)001-2024b)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)常溫(室溫)升溫至對應(yīng)溫度并運(yùn)行時(shí)間4h,不允許調(diào)零,記錄擺錘c)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)降溫至常溫(室溫),穩(wěn)定時(shí)間4h,調(diào)整地震計(jì)擺錘位置,保證儀器d)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)常溫(室溫)降溫至對應(yīng)溫度并運(yùn)行時(shí)間4h,不允許調(diào)零,記錄擺錘JJG(地震)001-2024E.1.1測試設(shè)備E.1.2測試方法位一致,同步記錄不少于1h的連續(xù)波形數(shù)據(jù)。以5Hz(短周期地震計(jì))或1Hz(其他地震計(jì))作為中心頻率,在三分之一倍頻程范圍內(nèi)使用帶外倍頻程衰減不小于12dB的 計(jì)與參考地震計(jì)記錄數(shù)據(jù)有效值之比rs(i),取其平均值作為兩臺地震計(jì)的靈敏度之比,E.1.3測試結(jié)果判別E.2.1測試設(shè)備E.2.2測試方法出正弦標(biāo)定信號序列至地震計(jì)內(nèi)部標(biāo)定裝置驅(qū)動(dòng)線圈,測試頻率點(diǎn)滿足表E.1的要求,輸出信號幅值應(yīng)處于地震計(jì)滿量程的10%~70%,每:個(gè)頻率點(diǎn)正弦信號時(shí)長不少于測試信號周期的3;倍,且不小于10s。靈敏度,單位為V/(ms-1),各頻率點(diǎn)與參考頻率點(diǎn)(短周期地震計(jì)為5Hz,其他為1Hz)靈敏度