狮泉河地震台VP垂直摆倾斜仪故障解决方法

格桑尼玛

（西藏自治区地震局拉萨地磁台，西藏 拉萨 850000）

狮泉河地震台VP垂直摆倾斜仪于2014年7月安装、试运行，同年9月正式运行观测。同时架设了DSQ水管倾斜仪、伸缩仪共3套形变仪器，这也是当时西藏所有地震台站里唯一的形变仪器设备。因此对该仪器运行期间的基本状况，所遇到的故障以及对应解决措施进行了总结。

1 台址概况

狮泉河地震台的地理位置非常优越，其地处西藏自治区阿里地区噶尔县狮泉河镇东北。在这里，可以观察到从前寒武纪到新生代不同构造背景下形成的多种沉积类型和代表性地层剖面，以及中生代以来在大陆裂解，聚合构造演化过程中保留下来的蛇绿岩、火山岩、中酸性侵入岩、变质岩等方面的物质记录和构造变形形迹。狮泉河地震台仪器洞室进深60多米，洞内的常年平均温度约为7.5℃，湿度约为60%.拟用于前兆观测山洞，常年恒温6℃左右，覆盖层平均厚度30多米。

2 仪器系统的结构与性能

VP型垂直摆倾斜仪主要由四个部分构成，分别是电源系统、垂直摆机构、数据采集系统以及信号处理系统[1]。垂直摆机构的结构图见图1，分别是垂直摆机械结构、摆系结构。

图1 垂直摆及摆系结构图[1]

VP型宽频带倾斜仪是由中国地震局地震研究所在VS型垂直摆倾斜仪基础上研发的新型地震前兆观测设备，其优于万分之二角秒的分辨力和拓宽的频带不但满足了对地倾斜固体潮的观测，并且也能记录到缓慢地震和长周期地震等更多的地震信息。

3 VP垂直摆倾斜仪洞室介绍及技术要求指标

VP垂直摆倾斜仪放置在山洞内部25m处侧耳洞，为新开凿，面积为6m2，耳洞为钢筋砖混结构，内墙乳胶漆涂料喷涂。内吊顶，不设窗户，外面为密封防盗门。技术要求，室温日变化≤50℃；年最低室温≤50℃；年最高室温≤200℃；湿度≤60%.按要求新建基墩，基墩长1.6m，宽1m，距地面高24cm。

主要技术指标为：分辨力优于0.0002″，位移传感器精度0.0001μm，频带宽度2 s至 1 y，仪器量程±2000mv，仪器日漂移≤0.005″，仪器摆长120mm，摆重280g，自振周期0.6s。

4 狮泉河VP垂直摆倾斜仪记录情况

2014年7月21日，VP垂直摆倾斜仪在狮泉河台完成安装、调试、试运行，同年9月进入正式运行、并做预处理等相关工作。

图2为2015年9月19日VP垂直摆倾斜仪分钟值观测曲线，虽然曲线不是很平滑但从图中可以看出，其能够清楚的观测到固体潮，同时能够全面反映出潮波的变化情况。

图3为（2015年4月25日14时11分26秒，尼泊尔8.1级地震）VP垂直摆倾斜仪记录下的地震事件曲线图。

图2 VP垂直摆倾斜仪分钟值观测曲线

图3 地震事件曲线图

5 VP垂直摆倾斜仪常见故障及解决方法

5.1 零漂

由于受到仪器工作环境等因素的影响，仪器在运行时会有“零漂”的问题，所以要采取对应的措施。这种现象也是这类仪器设备普遍存在的一个问题（图4可以看出零漂现象）。导致产生这种问题的原因有：一是设备受到外部作用力的强力冲撞；二是从开测以来仪器漂移较大，超出仪器量程±1.999V[2]；三是设备出现故障。解决办法:如果发生这类问题时，首先要利用远程操控的方式对设备的量程进行调整。如果未能实现，则需要工作人员进洞手动调摆改变仪器状态。具体步骤为：轻轻转动调平机构，同时观察数字面板显示器，如果显示器上的数值闪动出现-1或1时，则该仪器已超出量程。需要继续转动调平机构直至显示器读数在100毫伏左右时记录曲线恢复正常。当采用上述方法都没有解决问题的情况下，要及时的联系厂家技术人员上门维修。

图4 2015年11月18日出现零漂现象

5.2 放大板故障

当仪器摆体未发生摆动时，垂直摆会处于铅垂状态，一旦倾斜出现，那么这种状态就会被打破，垂直摆就会出现摆动，那么位置也相应的发生改变，这就导致其传感器上的电压值发生改变，通过信号转换系统将其转换为电信号[3]。从中可以发现，仪器的信号输出，在很大程度上需要依靠放大板将电信号进行放大处理。

如图5，2016年8月20日07时15分，EW向曲线出现零漂问题，导致无法远程调零，只有人工进洞检修。而同期NS向数据正常。通过测试发现，故障源为放大板，将EW向放大板内部集成块进行更换，故障得以解除。

5.3 雷击造成数据传输控制模块损坏

雷电最大的危害是导致电压、电流瞬时的升高，进而引起仪器中的各种电子原件被击穿。为了解决该问题及避免雷害，要认真调查当地地理、地质、气候、环境等条件和雷电活动规律，对仪器运行的环境进行充分的调查，并建立一些防雷的措施，比如确保仪器接地良好，接入仪器网线安装不同的光收发器等，有效的避免雷击所带来的影响。

图5 2016年8月20日、EW向放大板故障。

6 其它故障

6.1 地震

当地震级别较大时，会导致仪器出现粘摆的问题，进而产生了较大的台阶，引起垂直摆无法归位的现象，这时可以通过调零的方式解决这类问题，一般情况下，通过调摆、调零后，仪器需要通过一段时间运行曲线才能恢复正常。

6.2 网络中断

由于台站所在阿里地区供电不稳定，经常出现停电情况，继而导航UPS不间断系统出现故障，电力供应中断后仪器互联网协议地址会丢失，当电力恢复后，网络都无法正常连接。此时可以建立备用网口的方式，利用双绞线将专用笔记本与仪器进行连接，对网络参数进行重新设置。

6.3 电源

电源突然中断，会导致信息的缺失，为此需要配备UPS供电的设施来杜绝这类问题的发生。在日常巡查工作中，要对UPS电源的状况进行核实，定期测试其性能，确保其处于正常工作状态。其中检查UPS电瓶的工作状态尤为重要，因为它属于应急电源系统，UPS不间断电源出现问题最多的就是蓄电池的能力下降，因为长时间被充电，电解液会慢慢地干涸，这样一来，电池的寿命也就随之降低，最后导致失效，造成仪器断记。

7 结语

作为一名地震监测岗位工作人员，深知科研工作的基础就是观测数据，保证地震资料的可靠性与连续性是首要任务。通过日常工作中积累的经验，总结仪器故障的防范和排除，对以后地震台站观测资料质量、连续性提高有十分重要的意义，尤其今后对西藏其它台站仪器维护也有一定的参考价值。