隨著城鎮(zhèn)化進程加快使中國的部分地面電阻率觀測臺站遭受到嚴重的電磁干擾,導致地電阻率測量產(chǎn)生了較大的誤差,淹沒了地震引起的地電阻率變化。本文選取通渭地震臺,通過運用編碼源地電阻率觀測技術(shù)和循環(huán)互相關(guān)計算方法,改變發(fā)射序列信號周期（觀測時間長度）和測量疊加次數(shù)使激發(fā)極化效應更加充分,有效地抑制環(huán)境隨機噪聲,在高鐵、基建等干擾運行或活動時段獲得離散度較小的地電阻率數(shù)據(jù)。這種新的地電阻率觀測體系,對現(xiàn)有地面地電阻率臺站持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保障,能為地震預報與科學研究提供可靠的數(shù)據(jù)。 

【文章來源】：地震工程學報. 2020,42(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

通渭臺地電阻率布極圖和測區(qū)環(huán)境影響示意圖

地電阻率測量在某種意義上也是一個系統(tǒng)辨識過程,編碼源系統(tǒng)辨識法是一種可以有效去除隨機噪聲和干擾的系統(tǒng)辨識方法,該技術(shù)在何繼善院士[17]提出2N系列偽隨機電磁法理論基礎上改進,核心思想是基于PRBS編碼源電磁法通過同步采集輸入電流信號、及大地電磁響應輸出信號,由沖激響應和頻率響應計算視電阻率等參數(shù)。通過AB供電電極發(fā)送逆重復M序列偽隨機編碼源信號電流,激勵地電系統(tǒng),同步采集輸入電流信號和系統(tǒng)測量電極MN的電壓信號,并記錄為時間序列[5-6]。加入與發(fā)送電流編碼相同、且序列長度相同的參考信號(按照輸入激勵信號的時間序列周期和采樣率觸發(fā)軟件程序生成無干擾信號),采用循環(huán)互相關(guān)法或高階循環(huán)統(tǒng)計量法計算輸出電壓信號與參考信號,以及激勵電流信號與參考信號的互相關(guān)時間序列,經(jīng)FFT變換到頻率域,通過譜線峰值拾取,頻率對齊后計算就獲得地電系統(tǒng)的頻率響應(地電阻抗譜),代入裝置系數(shù)K最終計算得到視電阻率譜(幅度和相位)。由于系統(tǒng)疊加的隨機噪聲和干擾與輸入信號不相關(guān),互相關(guān)運算后被消減,因此利用互相關(guān)運算,在辨識得到系統(tǒng)頻率響應的同時壓制了隨機噪聲及干擾。2.1 基本原理

2018年3月25日開始到6月進行了定點連續(xù)觀測數(shù)據(jù)試驗,在觀測期間記錄到高鐵經(jīng)過通渭地電測區(qū)時在時間序列波形,本文繪制2018年4月6日8:40通渭地震臺編碼源地電儀記錄到高鐵經(jīng)過時的曲線(圖3),紅色的波形是儀器發(fā)射編碼源電流信號,藍色的波形是電壓的時間序列曲線(振蕩部分高鐵經(jīng)過時的記錄)。對2018年3個月試驗觀測,將兩次發(fā)射不同周期的電流信號與對應觀測數(shù)據(jù)做循環(huán)相關(guān)互運算后,頻率域計算得到地電阻率譜,通過抽頻得到各頻率點對應的地電阻率值。首先看第1時段觀測結(jié)果,2018年4月4—6日觀測數(shù)據(jù)計算得到不同頻率(0.2 Hz、0.5 Hz、0.78 Hz、1.0 Hz)視電阻率繪制的曲線分析(圖4),這3天發(fā)射電流信號的周期T=14 s,3天內(nèi)不同頻率視電阻率整點值變化幅度基本上30～32.5 Ω·m范圍波動(6日13時的資料變化超出范圍),變化幅度2.5 Ω·m,其中00～08 h,23～24 h測值的離散度較小,因為這個時段沒有高鐵和動車等通行干擾較小[6]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]井下地電阻率觀測中布極參數(shù)的確定方法[J]. 毛先進,段煒,莊儒新,楊玲英,趙晉民.  地震研究. 2019(01)
[2]編碼源地電阻率觀測試驗[J]. 高曙德,羅維斌,蘇永剛,梁子斌,李旭升,韓英,孫海洋.  地震學報. 2017(04)
[3]井下地電阻率觀測的探測深度初步研究[J]. 毛先進,楊玲英,趙晉民,段煒,莊儒新.  地震學報. 2017(02)
[4]偽隨機信號電法儀器的“第二方案”算法[J]. 羅延鐘,陸占國,孫國良,黃偉才,高隆欽.  地球物理學進展. 2016(06)
[5]地表固定干擾源影響下地電阻率觀測隨時間變化特征分析[J]. 解滔,盧軍.  地震地質(zhì). 2016(04)
[6]深井地電觀測技術(shù)在地震監(jiān)測中的應用探討[J]. 高曙德.  地球物理學進展. 2016(05)
[7]新型地電阻率交流觀測系統(tǒng)研究及江寧臺觀測試驗[J]. 張宇,張興國,王蘭煒,馬小溪,趙慶福,袁慎杰,王子影.  地震學報. 2016(05)
[8]一種物探儀器系統(tǒng)特性高精度標定方法[J]. 羅維斌,李梅,韓海濤,高曙德.  物探與化探. 2016(04)
[9]偽隨機編碼源電磁響應的精細辨識[J]. 武欣,薛國強,底青云,張一鳴,方廣有.  地球物理學報. 2015(08)
[10]新一代電法勘查儀器——偽隨機信號電法儀[J]. 羅延鐘,陸占國,孫國良,黃偉才,高隆欽.  地球物理學進展. 2015(01)



本文編號：3399753