国产OBS的时间矫正方法——以2019年台湾海峡地壳结构海陆探测实验为例
发布时间：2021-02-25 11:36
时间服务系统对利用走时层析成像方法进行地下介质速度结构反演至关重要。海底地震仪（oceanbottom seismometer,OBS）工作期间由于没有GPS时间接入,其时间误差（包括守时误差和授时误差）主要来源于内部石英晶振的准确程度,受到外部环境变化以及开关机等因素影响。长期实践发现,部分国产OBS在记录气枪信号以及天然地震信号时存在较大的时间偏差。本文对2019年福建及台湾海峡地壳结构海陆探测实验所获得的53台次国产OBS记录进行了时间服务系统矫正。其中,针对OBS授时误差,利用出海前不中断采集的一致性试验和运输船运输过程中产生的晃动互相关进行时间矫正;针对守时误差,采用计算实际采样频率与理论采样频率偏差进行矫正;通过对比矫正前后OBS记录到的天然地震信号,进行秒级别的检测。结果表明,经过以上步骤矫正的OBS数据,其时间记录的准确性得到了显著提高,从而降低了震相识别、走时拾取的时间误差,为标准化国产OBS数据采集作业流程提供了重要参考。
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区域构造背景及观测
在获得OBS记录后,按照图2流程进行走时层析成像,主要分为三个阶段:信号预处理、信号分析和层析成像。时间服务系统对利用走时层析成像的方法进行地下介质速度结构反演至关重要,如果数据中存在时间误差,将会对震相识别、走时拾取、结构模拟产生直接影响,进而在最终得到的速度结构模型中产生相应误差(张浩宇等,2019)。1.1 数据转换和时间精度
国产OBS采用单片机(microcontrollers)作为集成电路的芯片。单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等)集成到一块硅片上,以构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域得到广泛应用(陈绍勇,2016)。作为传统的数字地震仪(数字测震仪和数字强震仪),其自身晶振只作为采样的计数器,通过GPS授时系统获得当前时刻的绝对时间,按照时间过采样截取记录,然后重采样获得等时间、等采样长度的文件;而由于水下采集的特殊性,OBS单片机通常采用外部晶振产生时钟源,所以OBS时钟周期等同于晶振周期,文件截取的方式为等长度截取,如果自身晶振存在采样偏差则会对记录产生线型漂移(图3)。国产OBS配置文件(.log)中明确给出了OBS晶振采样频率(TC值),实际晶振采样频率和理论采样频率的差值就是守时误差产生的原因。OBS在接入电源以后,晶振需要256s进入稳定状态,然后进行计数,在晶振调整阶段接入GPS信号,会产生恒定的初始误差,即授时误差。2 国产OBS数据时间服务系统校正
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产海底地震仪的时间记录与原始数据精细校正[J]. 张浩宇,丘学林,张佳政,贺恩远,游庆瑜. 地球物理学报. 2019(01)
[2]Time correction of the ocean bottom seismometers deployed at the southwest Indian ridge using ambient noise cross-correlation[J]. LIU Yunlong,LIU Cai,TAO Chunhui,YAO Huajian,QIU Lei,WANG Ao,RUAN Aiguo,WANG Hanchuang,ZHOU Jianping,LI Huaiming,DONG Chuanwan. Acta Oceanologica Sinica. 2018(05)
[3]基于单片机的温湿度控制系统的设计[J]. 陈绍勇. 科技资讯. 2016(27)
[4]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[5]国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用[J]. 郝天珧,游庆瑜. 地球物理学报. 2011(12)
[6]国产I-4C型OBS在西南印度洋中脊的试验[J]. 阮爱国,李家彪,陈永顺,丘学林,吴振利,赵明辉,牛雄伟,王春龙,王显光. 地球物理学报. 2010(04)
[7]南海东北部海陆联测与海底地震仪探测[J]. 丘学林,赵明辉,叶春明,王天楷,王平,张毅祥,夏戡原,李昭兴. 大地构造与成矿学. 2003(04)
本文编号：3050911
【文章来源】：热带海洋学报. 2020,39(03)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
研究区域构造背景及观测
在获得OBS记录后,按照图2流程进行走时层析成像,主要分为三个阶段:信号预处理、信号分析和层析成像。时间服务系统对利用走时层析成像的方法进行地下介质速度结构反演至关重要,如果数据中存在时间误差,将会对震相识别、走时拾取、结构模拟产生直接影响,进而在最终得到的速度结构模型中产生相应误差(张浩宇等,2019)。1.1 数据转换和时间精度
国产OBS采用单片机(microcontrollers)作为集成电路的芯片。单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等)集成到一块硅片上,以构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域得到广泛应用(陈绍勇,2016)。作为传统的数字地震仪(数字测震仪和数字强震仪),其自身晶振只作为采样的计数器,通过GPS授时系统获得当前时刻的绝对时间,按照时间过采样截取记录,然后重采样获得等时间、等采样长度的文件;而由于水下采集的特殊性,OBS单片机通常采用外部晶振产生时钟源,所以OBS时钟周期等同于晶振周期,文件截取的方式为等长度截取,如果自身晶振存在采样偏差则会对记录产生线型漂移(图3)。国产OBS配置文件(.log)中明确给出了OBS晶振采样频率(TC值),实际晶振采样频率和理论采样频率的差值就是守时误差产生的原因。OBS在接入电源以后,晶振需要256s进入稳定状态,然后进行计数,在晶振调整阶段接入GPS信号,会产生恒定的初始误差,即授时误差。2 国产OBS数据时间服务系统校正
【参考文献】：
期刊论文
[1]国产海底地震仪的时间记录与原始数据精细校正[J]. 张浩宇,丘学林,张佳政,贺恩远,游庆瑜. 地球物理学报. 2019(01)
[2]Time correction of the ocean bottom seismometers deployed at the southwest Indian ridge using ambient noise cross-correlation[J]. LIU Yunlong,LIU Cai,TAO Chunhui,YAO Huajian,QIU Lei,WANG Ao,RUAN Aiguo,WANG Hanchuang,ZHOU Jianping,LI Huaiming,DONG Chuanwan. Acta Oceanologica Sinica. 2018(05)
[3]基于单片机的温湿度控制系统的设计[J]. 陈绍勇. 科技资讯. 2016(27)
[4]西南印度洋洋中脊热液A区海底地震仪数据处理初步成果[J]. 张佳政,赵明辉,丘学林,阮爱国,李家彪,陈永顺,敖威,卫小冬. 热带海洋学报. 2012(03)
[5]国产海底地震仪研制现状及其在海底结构探测中的应用[J]. 郝天珧,游庆瑜. 地球物理学报. 2011(12)
[6]国产I-4C型OBS在西南印度洋中脊的试验[J]. 阮爱国,李家彪,陈永顺,丘学林,吴振利,赵明辉,牛雄伟,王春龙,王显光. 地球物理学报. 2010(04)
[7]南海东北部海陆联测与海底地震仪探测[J]. 丘学林,赵明辉,叶春明,王天楷,王平,张毅祥,夏戡原,李昭兴. 大地构造与成矿学. 2003(04)
本文编号：3050911
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