泾县台SS-Y型伸缩仪异常识别和干扰因素排查研究

严吉 樊冬 李章 程文坤

摘  要：SS-Y型铟佤棒伸缩仪是观测地壳应变和固体潮水平分量连续变化的精密仪器，精度较高且长期稳定性好，广泛应用在地壳形变观测中。SS-Y型伸缩仪在该台长期运行稳定，同时因各种客观因素，发生多种故障以及各种干扰因素的影响，该文将对各种影响因素进行分析，总结各类影响及干扰的表现特点，为数据处理过程中出现同类的影响或者干扰提供经验。

关键词：SS-Y型伸缩仪  异常识别  干扰排查  故障分析

中图分类号：P315          文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）08（c）-0046-03

Abstract： SS-Y indium Wa rod extensometer is a precision instrument for observing continuous changes of crustal strain and horizontal component of solid tide. It has high accuracy and good long-term stability， and is widely used in crustal deformation observation. The SS-Y type extensometer has been running stably for a long time in our station. At the same time， due to various objective factors， various failures and various interference factors， this article will analyze various influencing factors and summarize the performance of various types of interference and interference Features to provide experience for similar effects or interferences during data processing.

Key Words： SS-Y type extensometer; Abnormal identification; Interference investigation; Fault analysis

SS-Y型伸缩仪可用于测量地壳两点间水平距离相对变化的仪器，适用于观测地壳应变和固体潮水平分量的连续变化，为研究地震孕育过程中水平应变的变化规律提供参考。该仪器在泾县地震台形变山洞运行期间，受到了各种干扰因素影响，如人为干扰、自然环境干扰、仪器自身故障等，在数据图像上的表现有数据突跳、台阶、错误数据、曲线的异常持续上升或持续下降等特点。在日常工作中，能准确及时地识别异常、排除干扰，为仪器运维提供了参考依据。该文将通过对各类影响和干扰的分析处理进行总结，归纳出各类影响和干扰相应特点，为数据处理过程中出现同类的影响或干扰提供经验。

1  观测环境概况

泾县地震台是安徽省地震局省属基层地震台站，地处安徽皖南山区，构造处于南陵凹陷南端，附近有江南深断裂和周王断裂通过，台址有大面积石英砂岩出露。泾县台用于观测的山洞建于20世纪70年代，长约40m，台基为石英砂岩，山洞里外覆盖不均匀，最深处近60m，洞体入口处覆盖层较薄，山洞密封效果较差，山洞内年温度变化约1.7℃，日温度变化0.05℃，相对湿度小于90%。

2  仪器工作原理

SS-Y型伸缩仪是精密测量地壳表面两点之间的水平相对变化的前兆仪器，用于地壳应变和固体潮水平分量测量，也适用于地震断层等水平形变的连续观测。泾县地震台伸缩仪选用了含铟瓦棒为基线，因其膨胀系数比石英小，性能稳定，选择非接触式灵敏度高、精密低噪声换能器，动态记录控制器，具有自动测量、自动检定功能，较好地提高仪器的自动化程度。

3  异常识别及干扰因素排除

3.1 调零干扰

根据近10年的连续观测发现，该仪器本身存在长期漂移的问题，能较好地反映地震来时的波动影响，同时也存在频繁靠摆、调零问题。查询仪器运行日志发现，该仪器从2006年9月安装以来，平均约1.5个月就超量程一次，需要进行人为调零操作，多次进洞产生较多的人为干扰，该问题长期困扰基层台站。

3.2 标定干扰

根据国家形变台网中心及学科管理中心要求，正常情况需要每年对仪器进行2次标定，校准格值，两次标定间隔不得超过195d，特殊情况如维修、更换配件后也需进行重新标定。按照要求标定记录表中相对误差值不超过1%为合格。为了达到符合要求的结果，需要多次标定，多次进洞调试，干扰较多。

2019年6月27日半年度标定，因标定电机问题进行多次标定。上午第一次标定结果超过1%，不符合要求，随后台站人员进洞对仪器标定电机、线路等进行检查。然后再次标定仍然不符合要求，台站工作人员将标定电机拆开，清尘除灰滴加机油，重新安装过后，经过多次标定，逐渐逼近达到标定要求。标定电机、线路等长期置于山洞潮湿环境中，需要定期保养维护，保证干燥清洁，以能够正常运行。

4  降雨因素影响

自然环境影响包括降雨、雷电、气压等多个方面，泾县地震台地处安徽皖南山区，降雨影响明显。南方雨水充沛，大量降雨会导伸缩仪NS、EW測项，在随后的几天内曲线趋势有较大的变化，在降雨停止后一段时间方会有明显的回归，与北方干燥不同的是，我们的影响时间更持久，与覆盖层及基岩属性有关。降雨对该台伸缩仪的影响主要是通过雨水对地层的渗透，改变洞体地层含水率和孔隙压力，围岩在水的参与下会出现变形，导致数据出现变化。

长期观察对比，发现在降雨量集中的时间段和数据曲线快速变化的时间段是一致的。根据该台日常观测中收集的资料发现，2019年4月21日12：44至4月23日19：58，受降雨影响，北南向趋势下降，下降幅度为1569.6ms，东西向趋势上升，上升幅度为1709.4ms，于23日19：58数据形态恢复正常，持续时间55h14min。21日降雨量28.7mm，22日降雨量16.2mm，3d累计降雨45.2mm。在降雨停止之后，数据曲线形态将很快恢复正常。同时我们也看到趋势变化幅度与降雨量大小有关系，降雨量越大，曲线变化斜率越大，降雨量越小，曲线变化斜率越小。

5  结语

地震台站是地震监测第一线，接触仪器收集的原始数据，在日常对每天数据进行预处理时，数据的曲线形态可以直观反映仪器受到的干扰，积累丰富经验和科学理论，及时识别出可能的异常，并对干扰因素进行排查显得尤为重要。该文对泾县地震台SS-Y型伸缩仪的运行数据进行收集并汇总分析，发现干扰因素不同，曲线形态不同，变化幅度及频率也存在较大不同，需要处理人员负责进行严谨的分析处理，第一时间排除相关干扰，及时保障仪器正常稳定运行。

（1）人为进洞干扰，图像上表现与进洞人员数量及停留时间、活动范围有关。（2）仪器调零在图像上表现为简单台阶，且台阶高差值基本在恒定范围内。（3）标定干扰具体在图像上表现为高频脉冲波，数据密集的大幅度突跳，单次持续时间约为10min，且与标定次数及初值范围有关。（4）自然因素的干扰，主要体现在降雨对SS-Y伸缩仪的影响，表现为北南测项上升趋势，东西测项下降趋势;当降雨量小于10mm时，因皖南地区洞体覆被、山体土质关系，雨水很难渗透进基岩，影响较小。

参考文献

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