JG(地震)001-2024地表地震计检定规程.docx
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1、G中国地震局部门计量检定规程JJGOtk*)0012024地表地震计GroundSeismometer2024-04-30发布2024-05-01封中国地震局发布(地震)001-2024?地表地震计检定规程VerificationRegulationofGroundSeismometer归口单位:全国地震专用计量测试技术委员会主要起草单位I中国地宸局地笈预测研究所中国地震局第一监测中心中国地熊局地球物理研究所山东省地震局参加起草单位:中国计量科学研究院本规程委托全国地11专用计量测试技术委员会负费解释本短程现群人:王洪休(中国地震局地震侦测研究所)赵立军(中国地震局第一监测中心)邓董建(中国地
2、震局第一监测中心)范晓勇(中国地震局地球物理研究所)胡旭辉(山东省地震局)左爱斌(中国计量科学研究院)生迪迪(中国地震局第一监测中心)目录引言Ii1范围I2引用文件I3术语14概述25计量性能要求26通用技术要求37计量器具控制4附录A正弦波测试数据处理方法10附录B地震计阶跌响应信号数据处理方法11附录C地震计噪声测试及计算方法12附录D地表地震计温度变化适应性检查方法17附录E地表地震计使用中检查方法18附录F地表地震计检定证书内页格式20附录G地表地震计检定结果通知书内页格式21JJG(地震)0012024引言JJF1002-2010国家计量检定规程编写规则,JJF1001-2011通用
3、计量术语及定义3共同构成支撑本规程编制的基础性系列规范。本规程主要参考DB/T22-2020地震观测仪器进网技术要求地震仪3等进行漏制.本规程为首次发布.JJe(地震)0012024地表地11计检定规程1范Bl本规程适用于地表地震计的首次检定、后续检定和使用中检查。2引用文件本规程引用了下列文件:JJF1156-2006振动冲击转速计量术语及定义GB/T19531.1-2004地德台站观测环境技术要求第1部分:测震DB/T21-2007地震观测仪器进网技术要求常用技术参数表述与测试方法DB/T22-2020地震观测仪器进网技术要求地震仪凡是注日期的引用文件,仪注H期的版木适用于本规程;凡是不注
4、日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3*3.1地假计SeiSlnOlneler将地面运动纸转换成电压量的设备。注:通常指t也震仪中的传感器部分.3.2地真数据采集器earthquakedataacquisitiondevice将地震计或加速度计输出的模拟电压信号转换成数字量并记录的装置。3.3标定常数calibrationconstant地族计摆锤域受到加速度与标定线圈输入激励电压或电流之比,单位为mH7或ms-2/A。3. 4灵敏度sensitivity传感器、测盘仪器或测电系统的指定输出室与指定输入量:之比。地宸计的灵敏度单位为V(ms).3.5参考灵故度refer
5、encesensitivity在规定的实验室条件下,在给定的参考频率、参考低值和配奏放大器增益条件下传感沿的灵敢度,3. 6横向灵敏度transversesensitivity传感器在与其灵域轴垂直的方向被激励时的灵域度。JJCOO120244. 7演向灵城(度比transversesensitivityratio传感涔的最大横向灵敏度与沿灵敏轴方向的灵敏度之比,用百分数表示。5.地表地震计(以下简称地震计)安装在地表使用,一般以地面振动速度作为观测量,将地面振动速度转换为电压信号.地震计应用惯性原理,感受地面振动,通常包含垂直(1.iD).东西(EW)、北南(NS)三个方向。常用地段计一般采
6、用力平衡式结构,通过电了线路反馈得到FI标固有频率和阻尼系数,其频率特性主要取决于电子线路的反馈特性,也极大地拓展了地段计的观测动态范用。地震计还内置有标定装置,当电流通过标定线圈时,会产生一个作用于拐锤上的电磁力推动搜锤运动,用于检测地废计的频率特性.根据观测领带不同,地震计一般可分为短周期地段计、宽频带地震计、甚宽频带地震计和超宽频带地虐计,表1给出了这儿种地真计的截止频率。1施虚计类型低端械止频率/Hz岛端截止频率/Hz也周期地建计0.540宽城带地震计0.0167甚宽缄带地辍计0.00833却宽频带地蔻计0.0027810注:表中低端截止频率为标称值,允许设在使用其他假作为标称值,但应
7、在检定结果中注明,5计量性能要求1.1 参考灵敏度误差:应优于3注;检定时俄使用2000V(ms)作为标称灵处;度,当使用其他标称值时应予以注明“1.2 灵敏度幅频误差:应满足表2的要求。2地震计类型灵敬度幅频误差短冏期地藤计-5%5%(10Hzf30Hz)-30%-10(30HzftOHz)宽攸带地慈计其宽频带地震计超宽频用地震计-5%-5%(0.lHzf7Hz)-30%-i(7Hz长周期噪声诰密度:W5X10-16OnAP/Hz(0.01Hz)以宽顺带地族计短周期噪声:l10-8ms(lllz-40Hz长周期嚎声诺密度:5l0-17(ms,)jHz(0.01Ilz)超宽频带地震计短周期噪声
8、:5X10ohs(illz-10Hz)长周期啖声谐密度:510-18(msj)*Hz0.01Hz)6通用技术要求6. 1外观要求地点计上应标出型号、出厂编号和安装方向标识,并应安装有水准泡及水平调整机构.地凝计壳体应无明显的机械损伤.6.1 功能要求地震计应具备UD、EW.NS方向信号输出,信号输出采用双端平衡差分方式。地一计内部应具有能然对盘锤施加测试力的动圈标定装置.宽频带地赛计、甚宽频带地震计和超宽频带地震计成具有指示搜锤零位偏移的电压信号输出.能帔指示地族计内部每个测量单元的摆锤相对偏移员,并具备摆锤零位调整功能。6.2 测量范围要求地震计的测Ilt范围应不小于-9.0mms9.0mm
9、s(fW10HZ)和-5.011ms5.0mm/s(10Hz10HZ)3幅值线性度振动翔率:IHZ或5Hz(参考频率点);振动信号幅度(11ws):0.5、1、2、3、4、5、6,7、8、94横向灵敏度比振动频率:1HZ或5Hz(参考频率点);振动信号幅度:511三s需同时记录地赛计三个方向输出信号注:1短周期地震计的参考频率点为5Hz,其他为IHz.2振动信号幅度偏差应控制在土0.3InnJS以内:当振动信号幅便超过振动分工作范围时,或因其他原因无法使用表中参数时,可根据实际情况予以调整。3“灵敏度幅扬误差”应按表2中涉及的振动焕率进行检定,衣中标注的频率可根掘用户求结合地凝计频率范围选择使
10、用I7.3.4.2参考灵敏度误差的检定按照表6激振参数进行检定,在参考频率点,地震计的输出电压值与所承受的振动速度值之比为该地震计的参考灵敏度,其计算方法为:式中:S参考频率点的灵敏度,V(11s):V地震计输出值,V;V振动台输出速度,ms.参考灵敬度误差为:e=Hzid100%(2)S式中:参考灵畋度误差:S参考频率点的灵敏度,v(msi);So标称灵敏度,V(ms)e检定结果应符合5.1的要求.7.3.4.3灵敏度幅频误差的检定按照表6激振参数进行检定,分别测盘各频率点的输出电压值,计算出各频率点的灵锹度,并计算它们与参考频率点灵敏度的相对偏差:=X100%式中:e第i个频率点的灵放度与
11、参考频率点灵敏度的相时偏差:S;第i个频率点的灵敏度,v(ms):参考频率点灵敏度,v(ms-l)检定结果应符合5.2的要求.7.3.1.4幅值线性度的检定按照表6激振参数进行检定,分别测址各速度点的地震计输出电压值,采用最小二乘法计算幅值线性度。由n次测量的速度v;和输出电压E求出回归直线:V1=V0+Kv;(4)式中:V:地震计第i个测量点输出电压的实测值,V;V振动台第i个测量点输出速度,m:K用最小二乘法求出的回归系数:V0用最小二乘法求出的回归常数项。将各速度点带入拟合公式,计算地徙计输出电压实测值与拟合值的偏差.幅值线性度误差为:100lH式中:I幅值线性度误差:V 地震计第i个测
12、量点输出电压的实测值,V;V 地震计第i个测量点输出电压拟合值,V:FS一地震计满量程输出电压,V.检定结果应符合5.3的要求。7.3.4.5横向灵敏度比的检定按照表6激振参数进行检定,同时记录传感方向与振动台台面运动方向正交的其他两个方向的输出电压,按照73.4.2计算灵敏度作为横向灵敬度。横向灵敏度与参考频率点灵放度之比作为地震计横向灵敏度比:TSR=7l式中:TSR一一地优计横向灵敏度比:Si地震计横向灵敏度,V(mS1):s地您计参考频率点灵敏度,V(ms*)o取其他两个方向中TSR较大值作为检定结果,检定结果应符合5.4的要求。7.3.5低端截止顺率误差和低顺端阻尼误差的检定图1阶跃
13、信号波形(上)及其地震计响应信号CF)被检地震计安放在超固、振动干扰较小的平台上或地面上.信号发生器的输出端连接到被检地震计的标定装置驱动线圈,可根据需要串联电阻用于控制电流。设置信号发生器输出特定周期和幅度的方波脓冲作为阶跣信号,如图1所示.信号发生器输出方波信号的周期应不小于被捡地震计低端截止频率倒数的6倍,输出方波信JG(地震)0012024号的电压幅度和实际使用的串联电阻的阻值应使得被检地震计的最大输出处于满量程的10$70%使用数据采集法记录地震计的输出信号。分别截取方波输入信号上升沿和下降沿对应的地灌计响应数据段,按照附录B给出的方法进行拟合,求出地褒计的低端截止频率和低频端阻尼。
14、检定结果应符合5.5、5.6的要求。7.3.6噪声的检定在满足7.1.1.2要求的场地进行检定,检定方法见附录C。检定结果应符合5.7的要求。1.4 检定结果的处理经检定符合本规程要求的地震计发给检定证书,检定证书内页格式见附录F:经检定不符合木规程要求的地宸计发给检定结果通知书,检定结果通知书内页格式见附录G.注明不合格项。注:地震计三个传感方向计量性能般均应满足本规程要求,对于嘤声F视情况根据水平或方向垂直方向捡定结果判断是否满足本规程要求.1.5 检定周期地表地震计的检定周期一般不超过10年.检定周期内,使用单位应参照附录E的方法,按照台站监测设备运维管理有关规定进行使用中检杳,检查不合
15、格的设备重新使用前应进行检定。附录A正弦波测试数据处理方法A.I宜接计兑正弦波振幅值的时域方法设正弦波测试序列为x;(i=O,l,N-I),采样率为氐在信噪比不小于如dB,测试佰号频率不大J0.02fs的情况下,查找正弦波测试序列Xi中的最大值XmaX和最小值Xmin,则正弦波测试信号的峰值为(XmaX-Xmin)/2,正弦波的有效值为(XmaX-Xlnin)/8A2正弦函数拟合方法设正弦波测试序列为X】(i=0.1,.,N-l).采样率为fs,在测试信号频率不大于OJfs的情况卜.,使用以卜.正弦函数模型公式进行最小二乘法拟合。公式凡2)为正弦函数拟合的误差函数定义。Xo(t)=A0sin(
16、wot+0)+d0(A.1)P三=XM-4sin(i07;+3o)-do(A2)式中:方采样周期,So拟合的过程就是寻找参数Ao、wo、小。、d0的最佳取值,使误差函数P取极小值(其中Wo可使用测试信号频率作为已知量).根据拟合结果,正弦波测试信号的峰值为Ao,有效值为A,2,正弦信号的频率为g/(2八)。A.3计算正弦波幅值的频域方法设正弦波测试序列为xn(n=0,l,N-1).采样率为&测试信号的频率为G。若k=Nfos为整数,则可使用以下傅里叶变换式直接计算正弦波峰值。Ao=TX(k)=;ISJHqe-H,(A3)正弦波幅值的有效值为AO川2。IO附录B地震计阶跃响应信号数据处理方法BI
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