диссертация (1097841), страница 9
Текст из файла (страница 9)
вцентральной части Камчатки. В соответствии с наименованием ближайшегонаселенногопунктастанцияполучиланазвание“Начики”.Какие-либопромышленные производства в этом районе отсутствуют, поэтому ожидалось, чтоинфраструктура не оказывает существенного влияния на регистрируемое полемикросейсмического излучения. Удаленность станции от источников интенсивныхантропогенных помех обеспечила возможность регистрации сейсмических шумовестественного происхождения.На станции “Начики” отрабатывались все технические, методические ипрограммные средства регистрации ВСШ.
С 2007 г на базе этих разработоксистема регистрации и обработки данных на всех пунктах ВСШ былаунифицирована: был осуществлен переход с регистрации огибающей нарегистрацию полной волновой формы и использование единого программногообеспечения.Структура регистрирующего комплекса станции “Начики” представлена нарисунке 2.3.Резонансныйпьезодинамическийсейсмометрпомещенвтермостатированном обвалованном бункере на сейсмопостамент, сооруженный надвыходом коренных пород на склоне крупного интрузивного массива диоритовмиоценового возраста (Рисунок П1.3 в Приложении 1). Протяженность линии связи(кабель) от сейсмокамеры до регистрирующей части аппаратуры составляет около500 м.С 1992 г.
станция “Начики” переведена из опытной эксплуатации всостояние непрерывной режимной регистрации.В таблице 2.2 обобщены данные о регистрации ВСШ на станции “Начики”на различных этапах ее работы, которые разделены по типу использовавшихсярегистраторов.На первом этапе регистрации (1987 – 1995 гг.) запись сигнала ВСШ имела48аналоговый тип и выполнялась на магнитную ленту. В качестве записывающегоустройства использовался регистратор автономной сейсмической станции – АСС[Чебров и др., 1987]. Оцифровка и последующая обработка сигнала велись влабораторных условиях с помощью автоматизированной системы воспроизведения[Чебров и др., 1991].Рисунок 2.3 – Блок-схема комплекса регистрации ВСШ на пункте “Начики” (посостоянию на 2012 г.).
Описание в тексте.В начале 1990-х годов был разработан, создан и введен в эксплуатациюцифровой регистратор “КРОТ” на основе микропроцессора [Чебров и др., 1997],который позволил перевести станцию “Начики” летом 1995 г. с аналоговой нацифровую регистрацию и значительно улучшил качество данных и надежностьполучаемых результатов. “КРОТ” использовался на станции “Начики” до 2007 г.49Таблица 2.2.
Характеристики регистраторов, использовавшихся на станции ВСШ“Начики”Время1987–1995 гг.1996 – 2007 гг.с 2007 г.РегистраторАвтономнаясейсмическаястанция АССМикропроцессорныйкомплекс “КРОТ”Цифровой регистраторGSR-24НосительинформацииМагнитная лентаСменная кассета,электронный дискФлэш-карта,2 Гб7+знак9+знак23+знак4060120Разрядность АЦПДинамическийдиапазон, дБТип данныхДискретизацияданныхМаксимальныйсрокавтономностиЦифровая запись.АналоговаяМинутноезапись огибающейосреднениесигналаогибающей сигнала.1/64 с1 неделяЦифровая запись.Исходная волноваяформа0.25 с (1 мин.
навыходемикропроцессора)1 неделя для кассеты2 месяца дляэлектронного диска0.01 с12 недельПривязка кабсолютномувремениВнутренние часы высокой стабильности(относительный уход часов t/t ≈ 510-8)на основе генератора “Сонет”.Корректировка не чаще одного раза в год.ЭлектропитаниеСетевое, с резервированием от аккумулятора. Автономность попитанию до 24 ч. Дополнительно – УБП (устройствобесперебойного питания).Контрольпараметровсквозного трактазаписивоспроизведенияВнешняя антеннаGPSЕженедельная импульсная калибровка50В 2007 г. станция “Начики” претерпела принципиальную модернизацию.Было принято решение о переходе с регистрации огибающей ВСШ на регистрациюволновой формы исходного сигнала с использованием более современнойаппаратуры.
В качестве регистратора был выбран прибор GSR-241 (GeoSig Ltd.,Швейцария). Его применение позволило значительно увеличить дискретность идинамический диапазон регистрируемого сигнала, а также и расшириловозможности дальнейшей обработки и анализа данных. В состав комплекса“Начики”былавключенааппаратурадляавтоматическогоизмеренияметеопараметров для исследования влияния погодных факторов на сейсмическийшум − цифровой метеорологический комплекс высокой точности Vantage Pro 22.Важным элементом модернизации комплекса регистрации стала разработкапрограммногообеспечения,позволившегоиспользоватьвозможности,появившиеся при регистрации сигнала в волновой форме. Первичная обработкасигнала включает:– определение и удаление длиннопериодного тренда, получаемого черезрасчет медиан в скользящем временном окне и их интерполяцию сплайнами;– расчет огибающей с помощью преобразования Гильберта;– расчетнаборасреднечасовыхзначенийогибающейметодикирегистрациисконтролемпропущенных значений;– удаление единичных выбросов.Сцельюкорректностисменыподаннымодновременной регистрации ВСШ накопителями GSR-24 и “КРОТ” в течение 4месяцевбылапроведенапроверкаматериаланаидентичностьзаписей.Сравнивались значения огибающей сигнала, получаемые непосредственно нарегистраторе “КРОТ”, и рассчитанные после удаления длиннопериодного трендазначения огибающей оригинального сигнала с GSR-24.
Пример одновременнойзаписи приведен на рисунке 2.4 а.Зависимость между значениями ВСШ по данным регистраторов GSR-24 и“КРОТ” (Рисунок 2.4 б) нелинейна, что обусловлено различием динамическихдиапазонов регистраторов и, соответственно, различными вкладами ограниченного12URL: http://www.geosig.com/GSR-24---id12591.aspxURL: http://www.davis-meteo.ru/catalog/element.php?ID=93751(обрезанного) и полного сигналов в осредненные значения. В этой ситуациицелесообразно использовать оценку ранговой корреляции, например, Спирмена[Кэндэлл, 1975]. Зависимость между рангами значений ВСШ по даннымрегистраторов GSR-24 и "КРОТ" представлена на рисунке 2.4 в. Расчеты показали,что коэффициент ранговой корреляции равен r = 0.87 0.03, что свидетельствует охорошей преемственности в получаемых данных при переходе на новыетехнические средства.Регистрация ВСШ на станции “Начики” была временно приостановлена в2015 г.
по причинам, не зависящим от Российской академии наук.аОгибающая ВСШ, усл. ед.GSRKROT1481961бВремя, ч144119212401вДанные KPOT, усл. ед.2500Ранг KPOT200015001000500r=0.87 +_ 0.030Данные GSR, усл. ед.10002000Ранг GSRРисунок 2.4 – Сравнение записей, полученных регистраторами GSR-24 и КРОТ, сцелью проверки на идентичность.а – пример участка одновременной записи огибающей ВСШ регистраторами GSR24 и "КРОТ" с 9 октября 2006 г.
по 29 января 2007 г., часовые осреднения;б – зависимость между значениями ВСШ по данным регистраторов GSR-24 и“КРОТ”;в – зависимость между рангами значений ВСШ по данным регистраторов GSR-24 и“КРОТ”52Техническиеипрограммныенаработки,опробованныенастанции“Начики”, были внедрены и на других станциях регистрации ВСШ.2.3.2 Пункт “Карымшина”Эта станция ВСШ начала действовать в составе комплексной геофизическойобсерватории (КГО) “Карымшина” (Рисунок 2.5), организованной в рамкахроссийско-японского проекта МНТЦ № 1121, основными целями которого быликомплексныймониторингразличныхгеофизическихполей,выявлениепредвестников землетрясений, оценка сейсмической опасности.
Обсерваториярасположена на значительном удалении от возможных источников антропогенныхпомех: населенных пунктов, автомобильных дорог и линий электропередач, чтоРисунок 2.5 – Комплекс регистрации ВСШ на блок-схеме комплекснойгеофизической обсерватории “Карымшина”.53обеспечивает уникальные благоприятные условия для изучения геофизическихполей, в частности − эндогенных сейсмических шумов.Регистрация ведется в инструментальной скважине на глубине 35 м.С 2001 по 2008 г. осуществлялась запись огибающей сигнала на цифровойнакопитель DataMark LS8000SH.
В декабре 2008 г. в качестве регистратора сталиспользоваться GSR-24 и был осуществлен переход на регистрацию исходногосигнала ВСШ. С 2008 г. системы регистрации ВСШ на станциях “Начики” и“Карымшина” стали идентичны. С 2015 г. обеспечена передача данных КГО“Карымшина”, включая ВСШ, по каналам спутниковой связи на приемный центр вг. Петропавловске-Камчатском.2.3.3 Пункт “Шикотан”Курильские острова, в отличие от Камчатки, где наряду с достаточноплотной сетью региональных сейсмических станций развиваются разноплановыеисследования геофизических полей [Комплексные…, 2004], в настоящее времяохвачены наблюдательными сетями существенно слабее. В значительной степениэто связано с удаленностью и труднодоступностью островных районов.
На этомфонеорганизациядолговременныхв2003 – 2004 гг.наблюденийзанаостровевысокочастотнымШикотаннепрерывныхсейсмическимшумомпредставляется заметным событием. Одна из основных целей исследований –проведение регистрации ВСШ в условиях, отличающихся от камчатских, исопоставление получаемых особенностей излучения ВСШ, обнаруженных дляразных регионов.Регистрация ВСШ была организована на базе бывшей региональнойсейсмической станции “Шикотан”, в северной части острова, в поселкеМалокурильское.Выбор острова Шикотан для организации наблюдений за ВСШ определялсяследующими факторами:– близостью к сейсмофокальной зоне (Рисунки П1.8, П1.9 в Приложении 1);– наличием готовой специализированной сейсмометрической штольни;– отсутствием на острове промышленной инфраструктуры.54Работы по созданию на о. Шикотан станции регистрации ВСШ были начатыв 2003 г.
Был создан и подготовлен к автономной работе комплекс длядолговременной цифровой регистрации ВСШ. При поддержке РФФИ былаорганизована экспедиция с целью проведения пробной регистрации ВСШ и оценкиперспектив его дальнейшего исследования. Была осуществлена установка станциидля работы в экспериментальном режиме регистрации ВСШ.Непрерывная регистрация ВСШ была начата в январе 2005 г.
Однакотрудности, связанные с удаленностью острова и невозможностью оперативногорешения возникающих проблем, приводили к длительным перерывам в работестанции.В 2005 – 2007 гг. в состав регистрирующего комплекса входили датчикВСШ с блоком автономного батарейного питания, рассчитанного на 4 года,которые находились на бетонном сейсмопостаменте в сейсмометрическойштольне.
Остальные элементы аппаратуры регистрации:блок аналоговойобработки сигналов, цифровой регистратор DataMark LS8000SH, центральныйкомпьютер – были размещены в здании сейсмостанции “Шикотан”. Емкостьвнутренней энергонезависимой памяти накопителя DataMark LS8000SH – 20 Мб,частотаоцифровкиогибающей–5 Гц,разрядностьаналого-цифровогопреобразования – 15. Датчик соединялся с регистратором 300-метровымсигнальным кабелем.
Электропитание регистратора и компьютера осуществлялосьот 12-вольтного аккумуляторного источника постоянного тока, подзарядкакоторого производилась с помощью автоматического зарядного устройства,постоянно включенного в сеть. При отсутствии сетевого питания аккумуляторпозволял сохранять работоспособность комплекса регистрации в течение не менее300 часов. Данная схема электропитания существенно повысила надежностьфункционирования аппаратуры.Для исследования влияния ветра на уровень ВСШ в состав комплексарегистрации включен анемометр, закрепленный на высоте 6 м на зданиисейсмостанции и соединенный линией связи с аналоговым блоком.ЦифровойнакопительDataMarkLS8000SHобеспечилвозможностьавтономного ведения непрерывной записи в течение примерно 10 суток, после чегоданные должны быть перезаписаны оператором на компьютер, а регистратор55запущен для нового сеанса работы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
