宽频带地震计数字反馈技术研究

发布时间：2021-11-16 17:24

　　宽频带地震计的性能指标关系到地震观测的质量。国际上广泛使用的宽频带地震计普遍采用了模拟反馈技术,实现了宽观测频带、大动态范围等目标。但是模拟反馈技术采用基于运算放大器的模拟积分器,它在反馈网络中引入的噪声和漂移会影响整个地震计的噪声和漂移,模拟积分器会抑制地震计的性能。论文以宽频带反馈地震计为研究对象,探索其数字反馈新技术,抑制宽频带地震计的零点漂移,改善地震计的稳定性,优化地震计的长周期噪声,提高地震记录的质量。论文的研究内容是数字化宽频带地震计的反馈电路。根据对宽频带地震计反馈模型的研究,我们采用局部数字反馈方案——只对反馈电路中的积分器进行数字化。在论文的研究工作中,我们构建了积分器硬件电路和嵌入式软件系统。嵌入式软件系统基于ARM Cortex-M0+核心的处理器芯片进行软件开发,控制数字信号处理系统的工作,实现数字积分和程控地震计周期、阻尼的功能。以预测所观测技术实验室研制的宽频带地震计样品为实验对象,对其反馈电路进行数字化改造,并且对组装的新型数字地震计的零点、噪声等指标进行了测试,测试结果表明:引入数字反馈后,宽频带地震计通过软件可实现阻尼0.707和60s、100s、1... 

【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地震波频谱分布（clinton&heaton,2002）

图 1.2 国际上主流地震计的平均噪声模型（A.T.Ringler&C.R.Hutt，2010）为了记录到低频频段比较微弱的地动信号，仪器研制者都尽可能的将低频噪声做小。美国地质调查局的 A.T.Ringler 和 C.R.Hutt 对在全球地震台网（GSN）中应用的 11 款主流地震计的噪声模型做了测试，见图 1.2。NLNM 是全球低噪声模型，仪器研制者应该控制地震计噪声低于 NLNM，从测试结果可以看出，不同

图 1.2 力平衡反馈框图（Erhard Wielandt）带地震计普遍采用力平衡反馈技术，力平衡反馈地震计的原理如图震计工作在反馈状态下，反馈电磁力与外力相平衡，使得摆体相架（地面）运动幅度极小。为了实现力平衡，需要使用一个闭环伺

【参考文献】：
期刊论文
[1]宽频带地震计反馈模型分析及应用实例[J]. 薛兵,林湛,张妍,朱小毅,杨桂存.  地震地磁观测与研究. 2013(Z1)
[2]中国地球物理仪器和实验设备研究与研制的发展与导向[J]. 滕吉文.  地球物理学进展. 2005(02)
[3]地震计仪器噪声测量中的几个问题[J]. 崔庆谷,童汪练.  地震地磁观测与研究. 2003(06)
[4]反馈网络对地震计性能的影响[J]. 崔庆谷,朱小毅,薛兵.  地震地磁观测与研究. 2002(03)
[5]用MATLAB工具精确快速测定宽频带地震计的周期与阻尼系数[J]. 吕永清,蔡亚先,周云耀,程骏玲.  大地测量与地球动力学. 2002(02)
[6]地震计传递函数的精确测定研究[J]. 李海亮.  国际地震动态. 2002(02)
[7]FBS-3A型反馈式宽频带地震计的传递函数[J]. 刘庆伟,庄灿涛,刘慧宁.  地震学报. 2001(01)
[8]地震计阻尼和自振频率的频域测定[J]. 李海亮.  地震地磁观测与研究. 2000(02)
[9]宽频带负反馈地震计的实用标定方法[J]. 程骏玲,吕永清,周云耀,蔡亚先.  地壳形变与地震. 1998(04)
[10]JCZ-1甚宽频带观测初探[J]. 蔡亚先,吕永清,周云耀,程骏玲,邵中明.  地震地磁观测与研究. 1997(05)

博士论文
[1]反馈式地震计的性能设计与噪声测量研究[D]. 崔庆谷.中国地震局地球物理研究所 2003

硕士论文
[1]基于KS-1型摆的宽频带电子反馈地震计的试验与研究[D]. 刘洋君.中国地震局地震预测研究所 2009



本文编号：3499260