涇縣地震臺VP型垂直擺和DSQ水管儀觀測資料對比分析

李章　嚴吉　程文坤　李本有

摘 要：涇縣地震臺分別于2006年和2014年安裝DSQ水管儀和VP型垂直擺，投入觀測以來運行良好。本文利用涇縣地震臺形變觀測的VP型垂直擺和DSQ水管儀產出的觀測資料，運用對比分析的研究方法，從儀器運行穩定性、映震能力、觀測數據資料質量、不同干擾因素對數據影響等幾個方面進行對比研究，得出兩套儀器在不同方面的差異，為日后觀測數據的使用和儀器維護提供更可靠的科學依據。

關鍵詞：VP型垂直擺；DSQ水管儀；觀測數據資料；對比分析

中圖分類號：P315.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）23-0186-03

0 引言

地球巖石性質變化和地殼應力、應變引起的傾斜以及潮汐動態變化是地殼形變觀測重要的研究方面，VP型垂直擺和DSQ水管儀是觀測地殼形變的高靈敏度儀器，對監測地殼年變規律演變、傾斜速率以及動態變化提供了優秀數據。

1 臺站觀測環境

涇縣地震臺地處皖南山區的宣城市涇縣城關鎮，構造處于南陵凹陷南端，附近有江南深斷裂和周王斷裂通過，小斷層發育，臺址有大面積石英砂巖出露。臺站形變山洞巖性為志留系石英砂巖，臺基為石英砂巖，巖體完整，山洞平均覆蓋層約50米，洞內年溫度變化±0.7℃，日溫變幅小于0.03℃，相對濕度小于90%。洞室長約40米，DSQ水管儀EW向基線長度為18m，NS向為18m。

2 儀器工作原理

2.1 DSQ水管儀

儀器根據連通管內水面保持自然水平的原理，當連通管兩端地基出現相對垂直位移時，兩端液面便會相對于儀器缽體發生變化。液面的變化使固定在浮子上的差動變壓器的鐵芯相對于固定在蓋板上的線圈作垂直移動，再由位移換能器輸出模擬電信號。

2.2 VP型垂直擺

儀器采用擺的鉛錘原理，由柔絲，擺桿和重塊三部分組成，擺在無震動情況下，受重力作用處于垂直向下狀態。當由于震動導致發生傾斜時候，擺和支架之間的相對位置發生變化，電容式位移傳感器動片和定片間距也相應的發生變化，通過傳感器將傾斜轉換成電信號輸出。

3 觀測資料對比分析

3.1 儀器穩定性

運用涇縣地震臺數據資料計算出兩套儀器的完整率（表1）。DSQ水管儀的平均完整率在99%以上，保持較高水平，VP型垂直擺的完整率稍低。

3.2 映震能力

VP垂直擺采用秒采樣，DSQ水管儀采用分鐘采樣。兩套儀器性能穩定，均能清晰的記錄固體潮汐和地震事件。

圖1是兩套儀器記錄2017年2月10日菲律賓萊特島6.2級地震和11日中國臺灣地區5.4級地震曲線圖，兩套儀器都能清楚的記錄到菲律賓萊特島6.2級地震，但是中國臺灣地區5.4級地震事件，VP型垂直擺比DSQ水管儀記錄更清晰。通過對比，發現VP型垂直擺對較近的地震反應更加靈敏。

3.3 觀測數據質量

3.3.1 連續率對比

運用測數據資料計算出兩套儀器的運行連續率（表2）。對比發現DSQ水管儀的連續率較高。VP型垂直擺在運行第一年連續率較低，后兩年保持在98%以上。

3.3.2 潮汐因子和內精度對比

運用數據資料，計算出潮汐因子和內精度，見表3。通過對比發現，兩套儀器的穩定性相當。在儀器的內精度方面DSQ水管儀的內精度比VP型垂直擺低。

3.4 干擾因素

3.4.1 調零

圖2是2016年10月，兩套儀器的數據曲線圖。圖中框內為儀器超量程調零，可以看到VP型垂直擺數據超限更頻繁，DSQ水管儀相對漂移較慢。我們發現，VP型垂直擺映震能力較好，但飄移較快、超量程頻繁，數據預處理后，完整率降低。

3.4.2 降雨

圖3是兩套儀器和輔助觀測降雨量的對比圖。皖南5至7月雨季時，雨量集中時段和兩套儀器數據快速漂移時段基本對應，且DSQ水管儀的對應效果更好。

4 結語

通過對比分析，我們可以得出以下結論：兩套儀器都有高精度、高靈敏度、高穩定性，能清晰的記錄到固體潮汐和地震事件，反應大地傾斜變化，觀測數據具有較高的一致性。

參考文獻

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