宁河地震台FHD-2B质子磁力仪受观测环境干扰分析

谷茂龙 王建国

摘 要：本文分析了宁河地震台FHD-2B质子磁力仪数据受干扰的变化特征，并对高压直流供电、车辆影响等干扰因素进行研究，以帮助工作人员识别和剔除干扰，以进一步提高地磁观测数据的准确性。

关键词：地磁;高压直流供电;车辆干扰

中图分类号：P315.62 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）28-0138-03

The FHD-2B Proton Magnetometer of Ninghe Seismological

Station is Disturbed by the Observation Environment

GU Maolong WANG Jianguo

（Tianjin Earthquake Agency，Tianjin 300201）

Abstract： In this paper， the variation characteristics of the interference of FHD-2B proton magnetometer data at Ninghe seismic station were analyzed， and the interference factors such as high-voltage DC power supply and vehicle influence were studied to help the staff identify and eliminate the interference， so as to further improve the accuracy of geomagnetic observation data.

Keywords： geomagnetism;high voltage DC power supply;vehicle interference

FHD质子磁力仪是江苏地震局在“九五”期间研制的智能化分量质子磁力仪，能连续测量和记录地磁场的变化[1]。FHD-2B质子磁力的观测是一个长期的过程，观测数据会受到各种因素的干扰，正确分辨自然观测环境和人工等干扰因素的差异并进行分析处理，对实践应用和地震预报具有重要意义。

1 仪器观测条件

1.1 观测环境

宁河地震台位于宁河区大北涧沽镇大北涧沽村西，距天津市区直线距离约52km，东距渤海湾25～30km，占地10 133m2，东面是马路和田地，南面是幼儿园和暖气片厂，西面是脚手架租赁厂，北面是中小学。2004—2005年实施宁河地震台站优化改造工程[2]。改造后的地磁观测室，无论地磁场的水平梯度还是保温性能，均达到区域地磁台观测规范的技术要求[3]。地磁房建在台站东南角，距办公用房约40m。宁河地震台FHD-2B质子磁力仪布设图如图1所示。

1.2 仪器简介

FHD-2B质子磁力仪是在FHD-1型质子磁力仪的基础上改进研制而成，具有观测精度高、智能化程度高、工作可靠性与稳定性高等特点。宁河地震台FHD-2B质子磁力仪于2016年12月29日架设完毕并投入观测，数据连续可靠。除线圈需要手动调节外，FHD-2B质子磁力仪实现了数字化、网络化控制，用户可以通过因特网浏览该仪器网页，下载地磁观测数据，监视仪器的运行状态，对仪器进行参数控制。

2 干扰分析

观测环境是存在于台站内外的各种电磁干扰[4]。通过分析观测资料可知，主要干扰来源于台站外围，如高压直流输电、车辆干扰。通过分析对比这些干扰因素，找出干扰的原因、特点和区别。

2.1 高压直流输电干扰

随着我国经济的快速发展，高压直流输电线路的建设和运行越来越多，当高压直流输电线路出现故障，或者进行线路测试检修时，会对一定范围内的地磁观测造成很大干扰[5]。宁河地震台半径500km内有3条高压直流输电线路，分别为锡泰线、扎青线和呼辽线。锡泰线位于宁河台西侧，离台站最短距离约60km;扎青线位于宁河台西侧，离台站最短距离约50km;呼辽线位于宁河台东北侧，离台站最短距离约480km。根据宁河台FHD-2B观测资料统计，2018年共记录到23d高壓直流输电干扰，其中锡泰线干扰11d、扎青线11d、呼辽线1d。经过对观测数据进行处理发现，高压直流输电对垂直分量[Z]的影响较大，对磁偏角和水平分量影响较小;扎青线与锡泰线与台站距离较近，干扰较多，而呼辽线距离较远，干扰较少;距离越远，干扰幅度越小。图2、图3和图4是宁河地震台质子磁力仪原始和预处理数据对比。

2.2 车辆干扰

车辆干扰是铁磁性物质对地磁场干扰的一种，干扰类型主要包括：农用车作业、基建施工、车辆驶入观测区等。宁河地震台通过网络视频监控系统完成了对地磁房周边环境的实时监测，对比监控画面和数据变化确定干扰源和干扰时段。经过对观测数据进行处理发现，地磁房西南面140m处暖气片厂大货车和东面耕地农用车干扰较大，会出现尖峰和台阶。因FHD-2B质子磁力仪测量的是分钟值，过路车辆偶尔会造成数据出现数个尖峰，处理数据时剔除突跳即可。图5是宁河台质子磁力仪各分量原始数据。因东面30m处耕地农用车干扰距离较近，磁偏角变幅为16.2′，水平分量变幅为146.3nT，总强度变幅为61.3nT。虽然数据曲线变形严重，但农用车耕作时间较短，此类干扰又容易判别和处理，对长期观测无明显影响。

2018年5月发现西南140m处暖气片厂大货车频繁出入和停留，严重影响观测数据质量。统计2018年全年受干扰天数有71d，其中6月干扰达29d，给值班人员的处理数据带来很多麻烦。在处理数据时发现，大货车对水平分量和磁偏角干扰形态多为台阶，水平分量干扰幅度在2.0～12.0nT，磁偏角在0.2′～1.2′;货车停放位置超出200m时磁偏角无明显干扰;垂直分量影响较小，常表现为开始和结束时的几个突跳。图6是宁河台质子磁力仪各分量预处理数据和原始数据的差值。

在日常观测中，常常会同时遇到多种干扰，如图7所示。台站工作人员需要根据数据的变化特征初步识别干扰类型，同时利用地磁台网高压直流输电判别系统和中国地震前兆数据处理系统与附近台站对比确认干扰源。一般情况下，水平分量变化幅度大于垂直分量属于高压直流输电干扰;垂直分量变化幅度大于水平分量属于车辆干扰。当然，影响地磁观测数据的因素还有很多，比如太阳活动、观测设施和观测仪器自身因素等[6]。因此，工作人员需要通过科学的方法，对数据质量中关键性问题予以检验、控制，以确保观测数据质量。

3 结语

随着中国经济全面快速发展，地震观测环境日益恶化，观测数据也出现了各种异常。面对这种情况，有效识别干扰和确认前兆异常信息具有重要意义。本文分析了出现的异常与干扰源成因、干扰幅度与干扰源位置的关系和不同干扰之间的区别，识别和剔除干扰。

根据以往观测经验，FHD磁房与车辆相距200m以上，一般不会对数据曲线造成干扰。台站工作人员若发现范围内存在干扰车辆，可通过人为干预的办法消除干扰。同时，可在台站围墙外安装地磁环境保护警示牌，提高村民意识，达到保护地磁环境的效果。

参考文献：

[1]夏忠，冯志生，稽才建，等.FHD-1型质子磁力仪的改进与完善[J].地震学刊，2002（2）：28-31.

[2]天津市第十二届政协人口资源环境和城市建设委员会，天津市地震局.天津市防震减灾回顾与展望[M].天津市第十二届政协人口资源环境和城市建设委员会，2012.

[3]刑力.地磁观测FHD仪器房建设中的磁性控制[J].河南科技，2015（2）：103-105.

[4]中国地震局监测预报司.地震电磁学理论基础与观测技术[M].地震出版社，2010.

[5]陈健，张秀霞，刘江斌，等.江苏地磁观测受高压直流输电干扰现状及预处理[J].地震学刊，2016（4）：27-30.

[6]全建军，夏忠，张凯，等.永安地磁台FHD-2B质子磁力仪观测数据干扰分析[J].地震地磁观测与研究，2015（1）：120-125.