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电子反馈型短周期地震计

/electronic feedback short period seismometer/
条目作者周银兴

周银兴

最后更新 2022-01-20
浏览 127
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用于三分向一体观测和记录地震波形的仪器。

英文名称
electronic feedback short period seismometer
所属学科
仪器科学与技术

中国于2000年前后研制成功,应用于区域地震台网,水库地震观测台网。免开盖、小型化、易维护的新款型号于2016年研制成功并批量生产。

采用稳定的短周期机械摆,配置高灵敏度的电磁换能器,应用电子反馈技术,提高了动态范围,降低了非线性失真。观测频带一般为2s~50Hz。为了增强地震计的抗冲击性,外置了三分向同时开锁摆的机械装置,方便在使用时的开锁摆。

整机采用三分向一体式结构,EW(东西)、NS(南北)和UD(垂直)分向的敏感轴方向两两正交,构成空间测量坐标系。仪器为电子反馈式结构,即各分向均为在一定形式的机械摆体上加装电子反馈线路构成。原理如图1所示。

图1 电子反馈型短周期地震计工作原理图图1 电子反馈型短周期地震计工作原理图

当地面存在某种运动时,质量块相对于所悬挂的框架产生一个相对运动,导致工作线圈相对于磁场产生相对运动,从而在工作线圈中产生感生电压,电压经放大器放大后流经反馈网络,并以电流的形式在反馈线圈中产生反馈力矩。同时,从放大器输出的电压经过补偿网络和差分驱动器后,形成地震计的双端输出。

反馈式原理能够有效延拓地震计的等效工作周期,如图2所示。以单摆为例,假设地面存在某特定大小的运动A,如果没有反馈力矩的作用,单摆Ⅰ在地动作用下应产生位置1的运动,但在反馈力矩的作用下,单摆Ⅰ只运动到位置2,即位置2是反馈式单摆Ⅰ相对于该地面运动A的输出位置。此时的输出情况等效于纯粹的单摆Ⅱ的情况,即在同样大小的地面运动A的作用下,单摆Ⅱ与反馈式单摆Ⅰ具有相同的转角输出。

图2 反馈式原理延拓地震计周期示意图图2 反馈式原理延拓地震计周期示意图

纯粹的单摆Ⅱ比纯粹的单摆Ⅰ具有更长的物理摆长,固有振动周期也更大。表明反馈式原理是通过电子反馈来拓展拾震器的折合摆长,从而达到延拓地震计的等效工作周期的目的。采用同一技术制成的同频带宽度的系列井下短周期地震计,仪器的观测频带2秒~50赫兹,动态值120分贝;外径约140毫米,高约224毫米。

电子反馈型短周期地震计结构简单,电子电路、直流电源变换器和机械摆体安装在一个密闭机箱内,性能稳定,易于使用和维护。获得广泛的应用。

  • 国家地震局科技监测司.地震地形变观测技术.北京:地震出版社,1995.
  • ​傅承义,陈运泰,祁贵仲.地球物理学基础.北京:科学出版社,1985.

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