DB/T 22-2020 地震观测仪器进网技术要求 地震仪.pdf

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低频振动台测试环境应符合下列条件: a 温度应在15℃~25℃范围内; b)相对湿度应小于75%; c)振动台周围无强磁场干扰和强振动干扰

在振动台上进行的测试项目及测试参数的选择宜按照表A.2进行

2016JSCS-7-1:全国民用建筑工程设计技术措施建筑产业现代化专篇表A.2测试项目及测试参数

A.4测试操作及数据处理要求

A.4.1被测地震仪安表在振动台台面上,使地震仪的传感方向与振动台台面运动方向一致,并使地震 议处于正常工作状态。对于每个测试频点,均应等待地震仪进人稳态之后,开始读数或记录测试数据。 A.4.2使用A.5给出的数据处理方法计算正弦波测试数据的幅值。每个测试频点和幅度,均应取1( 次测量的平均值作为最终测试结果,同时计算10次测量的标准差,标准差与测量量标称值或标称满量 程之比应不大于3%。 A.4.3可连续记录较长时间段的地震仪输出数据,将记录数据分为10段进行处理,以获得10次测 量值。 4.4.4若A.4.2计算的标准差与测量量标称值或标称满量程之比大于3%,应进一步核查测试过程中 可能存在的干扰因素,必要时通过增加记录数据长度的方法来减小标准差,可将本次测量的标准差与标

A.5正弦波测试数据处理方法

A.5.1直接计算正弦波振幅值的时域方法

设正弦波测试序列为;(i=O·N 一1),采样率为f。。在信噪比不小于40dB、测试信号频率大 0.02f。的情况下,查找正弦波测试序列为α;中的最大值max和最小值αmin,则正弦波测试信号白

A.5.2正弦函数拟合方法

设正弦波测试序列为:(i=0N一1),采样率为f。在测试信号频率不大于0.1f。的情况下,使 用公式(A.1)给出的正弦函数模型公式进行最小二乘法拟合。公式(A.2)为正弦函数拟合的误差函数 定义。

(t)=Asin(wt十)十d ++.++++++++++.+++++.(A.1 )

A.5.3计算正弦波幅值的频域方法

正弦波的有效值为A./②

.6.1按照表A.2中的参数依次对地震仪的三个分向进行灵敏度测试,记录数据并进行数据处理。对 于地震计,灵敏度为地震计输出电压幅值与振动台正弦振动速度幅值之比,量纲为V/(m/s)。对于集 成化数字地震计,灵敏度为采用数字数表示的地震仪输出幅值与振动台正弦振动速度幅值之比,单位为 ount/(m·s) 1.6.2计算灵敏度值测量结果与灵敏度标称值之差作为灵敏度误差,并转换为相对误差表示。 1.6.3记录灵敏度值测量结果及其标准差、灵敏度误差。宜同时记录10次测量的输人幅值和输出 福值。

A.7.1在进行灵敏度测试的过程中,同时记录传感方向与振动台台面运动方向正交的其他两个分向的 俞出数据,按照与灵敏度测试过程中相同的数据处理步骤计算横向灵敏度 注1:横向灵敏度测试数据信噪比较小,宜采用频域方法计算振幅值,且标准差限值不受A.4有关要求的约束 注2:测试横向灵敏度时,可将被测地震仪安装角度作微量调整进行重复测试,取其较小的横向灵敏度值作为测试 结果。 1.7.2每个分向的横向灵敏度由另外两个分项分别激励得到,取两者中的最大值作为该分向的横向灵 致度测试结果。 A.7.3计算横向灵敏度与灵敏度之比作为横向灵敏度比,记录横向灵敏度和横向灵敏度比。宜同时记 录所用振动测试系统的横向效应技术参数。

按照表A,2中的参数依次对地震仪的三个分向进行幅频特性测试,记录数据并进行数据处理。 频点值、各频点对应的灵敏度值及其标准差

A.9.1按照表A.2中的参数依次对地震仪的三个分向进行测试,记录数据并进行数据处理,得到一系 列输入振幅与地震仪输出振幅数据对, A.9.2对A.9.1得到的数据进行线性拟合,拟合直线的斜率作为灵敏度值,同时求出地震仪输出振幅 与拟合直线偏差的最大值,该最大值与地震仪的满量程之比作为线性度误差的测试结果。记录灵敏度 和线性度误差测量结果。宜同时记录用于线性拟合的数据对

若观察到输出波形明显畸变,则下一次测试的幅值不再增加,宜设置为比当前幅值低1.5dB进行下 次测试。 A.10.2对测试过程中的记录数据按照附录C给出的方法计算失真度,在失真度不大于3%的前提下, 取最大测试振幅的峰值作为满量程测试结果。记录满量程测试结果及其对应的失真度参数

校准线圈激励法所需测试设备主要技术参数及其指标和测试环境应符合表B.1的要求

表B.1测试设备技术参数及其指标和测试环境

联电阻R后连接到可编程函数/任意波形发生器的输出端,串联电阻R用于控制测试电流,可参考 表B.2取值。宜按照表B.3列出的频点进行正弦信号测试。测试信号幅度的选择以获得较大的信噪比 为原则,使得被测地震仪的输出峰值处于满量程的10% 70%为宜。使用数字多用表或交流电压表测

表B.2测试回路串联电阻R的参考取值

表 B.3参考测试频点值

B.2.2测试过程及数据处理应符合A.4的要求

B.2.3按照公式(B.1)计算校准装置常数

3按照公式(B.1)计算校准装置常数。

f:一一第i个测试频点的频率,单位为赫兹(Hz) A:一一对应第i个测试频点被测地震仪输出信号的有效值,单位为伏(V); R 一一测试回路串联电阻,单位为欧(Q); U;一一电阻R上的电压有效值,单位为伏(V); S。一一地震计的灵敏度,单位为伏每米秒[V/(m·s)]。 对于短周期地震仪,公式(B.1)中的各个量为对应5Hz频点的测值;对于各类宽频带地震仪 式(B.1)中的各个量为对应1Hz频点的测值。记录被测地震仪三个分向的校准装置常数。 2.4按照公式(B.2)计算相对灵敏度系数

记录被测地震仪三个分向的测试频率及其对应的相对灵敏度系数作为归一化幅频特性测试结果。 B.2.5对于短周期地震仪,截取5Hz频点的测试数据,按照附录C给出的方法,计算失真度。对于各 类宽频带地震计,截取1Hz频点的测试数据,按照附录C给出的方法,计算失真度。 B.2.6按照表A.2第5项所给出的参数设置可编程函数/任意波形发生器输出信号进行满量程测试, 测试过程和数据处理需符合A.10的要求,

DB/T22—2020图B.1阶跃测试信号波形(上)及其地震计响应信号(下)B.3.2被测地震仪安放在稳固、振动干扰较小的平台上或地面上。被测地震仪的校准装置驱动线圈串联电阻R后连接到信号发生器的输出端,串联电阻R用于控制测试电流,可参考表B.4取值。B.3.3可编程函数/任意波形发生器输出方波信号的周期可参照表B.4中脉冲宽度△T的2倍来设置,输出方波信号的电压幅度可按照表B.4列出的电流幅度和实际使用的串联电阻R的阻值计算后设置。测试信号幅度的选择以获得较大的信噪比为原则,使得被测地震仪的最大输出处于满量程的10%~70%为宜。当被测设备为地震计时,使用数据采集器记录地震计的输出信号。表B.4阶跃信号参数选择范围地震计类型脉冲幅度A脉冲宽度△T串联电阻R短周期地震计0.5mA~5mA10 s~15 s1 kΩ~2 kΩ宽频带地震计0.01 mA~0.1 mA200 s~600 s30 kΩ~100 kΩ甚宽频带地震计5 μA~50 μA400 s~1 200 s50 kΩ~200 kΩ超宽频带地震计1 μA~20 μA1 200 s~3 600 s150kΩ~600kΩB.3.4分别截取方波输入信号上升沿和下降沿对应的地震仪响应数据段,按照附录D给出的方法进行拟合,求出地震仪的自振周期和阻尼系数。B.3.5应至少记录和处理6个阶跃跳变沿(可选择3个上升沿和3个下降沿)对应的地震仪响应数据,计算和记录自振周期和阻尼系数的平均值及其标准差作为测试结果。B.4超宽频带地震仪长周期通道灵敏度测试按照B.2的要求安装超宽频带地震仪,连接可编程函数/任意波形发生器。当被测仪器为超宽频带地震计时,连接数据采集器记录数据。可编程函数/任意波形发生器输出频率为0.02Hz(周期T=50s)的正弦波信号,同时记录超宽频带地震仪BB通道输出波形数据和LP通道的输出波形数据,记录数据长度不少于两个完整周期,采用附录A给出的方法处理记录数据,分别计算出BB通道和LP通道记录数据中正弦波的振幅值UB和U1.P,按照公式(B.3)计算超宽频带地震仪LP通道的灵敏度。TULpSBBS Lp=2元TUB·( B.3 )式中:T。超宽频带地震仪的自振周期,单位为秒(s);SB超宽频带地震仪的灵敏度,单位为伏每米秒[V/(m·s)]。32

C.1基于 FFT的总谐波失真度计算方法

附录C (规范性) 失真度计算方法

设正弦波测试序列为3,(n=0N一1),采样率为f,测试信号的频率为f。。对3,加窗后进行 FT计算,求出基波f。及各次谐波kf。(k=2,3,4)的振幅谱IAI(k=1,2,3,*),按公式(C.1)计算 总谐波失真度。

2 A THD X 100% .( C.1

M一一可分辨的谐波数量[M

C.2基于正弦函数拟合的失真度计算方法

按照A.5.2所给出的方法对正弦波 行正弦函数拟合,由公式(A,2)给出的误差函数0作 内拟合残差,表示测量数据与拟合曲线的偏离程度,包括波形失真和噪声。在噪声分量远小于谐波失真 的情况下,可用公式(C.2)计算值作为总谐波失真度估计值

计算序列长度为N的余弦窗函数的通用表达式

表C.1部分余弦窗函数系数表

D.1地震仪传递函数及阶跃信号响应

式中: S。——地震计灵敏度,单位为伏每米秒[V/(m·s); D 一阻尼系数。 公式(D.2)为地震计对阶跃信号的响应

式中: S。—地震计灵敏度,单位为伏每米秒[V/(m·s)] D 一阻尼系数。 公式(D2)为地震计对阶跃信号的响应

式中: Ic——脉冲测试电流幅度,单位为安(A); Sc 地震仪校准装置常数,单位为每二次方毫秒安[1/(ms"·A)]

公式(D.3)为拟合公式,公式(D.4)为拟合残差公式

息服务平台 式中: a 数据序列; N 数据序列的长度; T。 数据序列的采样周期,单位为秒(s); A。 阶跃响应信号的幅值,单位为伏(V); no 阶跃响应信号的延时误差; d. 阶跃响应信号的零点误差

式中: α 数据序列; N 数据序列的长度; T。 数据序列的采样周期,单位为秒(s); A。 阶跃响应信号的幅值,单位为伏(V) no 阶跃响应信号的延时误差; da 阶跃响应信号的零点误差

地震仪噪声测试场地应满足同时安装3台地震仪进行同步观测的要求,场地台基噪声水平及环境 温湿度应满足表E.1的要求

表E.1地震仪噪声测试场地及环境要求

在测试场地连续运行时间超过3个月的甚宽频带地震仪,其噪声水平在连续3个月80%以上的时 段符合表1要求,可在地震仪噪声测试中用作参考地震仪。在噪声测试过程中,噪声功率谱在50%以 上的时段低于参考地震仪的被测地震仪,也可在计算过程中作为参考地震仪使用,取其噪声功率谱较低 时段的记录数据参与其他被测地震仪噪声功率谱的计算

E.3.1依据被测地仪和低噪声参考地震仪的数量和测试场地的大小,选择以下方式之一将地震仪安 装在观测墩上: 只有一台被测地震仪和一台参考地震仪的情况下,或者只有两台相同型号被测地震仪的情况 下,将两个地震仪相互靠近安装在观测墩上; b) 被测地震仪和参考地震仪的总数为3台的情况下,将3台地震仪相互靠近安装在观测墩上; C 被测地震仪和参考地震仪的总数不少于4台的情况下,宜将两台参考地震仪相互靠近安装,再 将其他被测地震仪紧邻参考地震仪相互靠近安装; d)有多种型号的被测地震仪需要测试时,在观测墩面积允许的情况下,可同时安装在观测墩上, 保持每种型号的地震仪相互靠近,并紧邻参考地震仪安装。一 E.3.2所有地震仪的安装方位要一致,方位角偏差宜小于0.5°。对于各类宽频带地震仪,可采取增加 保温罩等措施,以进一步抑制环境温度变化对长周期频段噪声的影响。 E.3.3应确认地震仪能够至少记录一个月的连续观测数据。对于地震计,应配置至少能够记录一个月 连续观测数据的数据采集器。当不满足连续数据记录时间要求时,应配置计算机和必要的数据记录软 件,以保证至少一个月观测数据的连续记录。 E.3.4将地震仪和数据采集器设置为最小量程,采样率设置为100sps,内部时钟保持与UTC时间同 步,并使所有地震仪及相关设备处于工作状态。 E.3.5若被测地震仪为宽频带地震仪或甚宽频带地震仪应在安装调试完成后等待地震仪进入稳态,

DB/T 22—2020

签查开记录摆锤零位电压,若摆 周后复查摆锤零位电压,必要时再次启动调零功能, E.3.6若被测地震仪为超宽频带地震仪,应在安装调试完成24h后,计算LP输出通道24h记录数据 的均值,该均值若大于LP通道满量程的20%,应再次启动调零功能。运行两周后复查LP通道24h均 值,必要时再次启动调零功能

对于短周期地震仪,应记录不少 现测数据;各类宽频带地震仪应记录不少于1个 少于3个月

记录短周期频段的噪声有效值,各类宽频带地震计0.01Hz频率处的噪声谱密度平均值,绘制每 地震仪的噪声功率谱曲线图

E.7噪声功率谱计算方法

设噪声数据序列的采样率为f。将输入序列分为M段,每段序列长度为N。为增加分段数量 较大的序列长度N值,各个分段间可有50%~75%的数据重叠。对分段数据应用表C.1第1项

附录F (规范性) 基于采集数据的时钟偏差分析方法

基于采集数据的时钟偏差分析方法

截取包含标准时间秒号脉冲的采集数据段。脉冲的前沿(上升沿)表示整秒时刻,截取数据段日 证脉冲上升沿前后均不少于50个采样点。读取和记录截取数据段第1个采样点的采样时刻,计 ,该t。值是基于数据采集器内部时钟给出的采样时刻

基于线性相位有限冲激响应(FIR)低通数字滤波

1.2.1设截取数据段的采样点数为M,采样率为f。,记A为脉冲沿之前低电平平均值,记AH 沿之后高电平平均值。使用公式(F.1)对截取数据段进行基线校正。

1.2.2对于基线校正后的数据段,每个采样点之后均插人3个0,插0后的数据序列为(n),其买 数为4M,采样率为4f。 1.2.3设计线性相位FIR低通数字滤波器,滤波器的通带波纹不大于0.1dB,阻带衰减不小 dB,通带频率范围为0f~0.4f。,阻带频率范围为0.5f。~2f。滤波器单位冲激响应h(n)的娄 度应取值为奇数N。按照公式(F.2)对F.1.2.2插0后的序列r(n)进行滤波计算。

F.1.3频域内插方法

1.3.1设截取数据段α(m)的采样点数为M,采样率为f。。记AL为脉冲沿之前低电平平均值 H为脉冲沿之后高电平平均值,按照公式(F.3)生成长度为2M的对称新序列y(m)

1.3.2对序列y(m)进行离散傅里叶变换,得到序列Y(k),见公式(F.4)。 Y(k)=DFT(y(m)), 1k,m≤2M.......................F 1.3.3按照公式(F.5)在序列Y(k)的中间插0

.+ ...( F.5

F.1.3.4对插0后的序列Y(k)按照公式(F.6)进行离散傅里叶反变换,得到序列y(n)。截取序列y( C

v(n)=IDFT(Y(K)) 1≤n.k≤32M ...(F

对于内插后的数据段,仍然使用A表示脉冲沿之前低电平平均值,AH表示脉冲沿之后高电平平 均值,定义t表示时钟沿上升x%电平的时刻(t5表示时钟沿上升50%电平,即AL电平到AH电平的 中间值)。按照公式(F.8)计算t.

m 一内插序列y(n)中时钟沿上升%电平时之前的所有数据点 A. 一时钟沿上升至3%时的电平值: A 一一A,电平之前临近数据点的电平值: Am+1 一一A,电平之后临近数据点的电平值。 记t.为脉冲上升沿的时刻(分脉冲或秒脉冲),则t。一t.一t,为钟差。 注:钟差t。大于0表示被测仪器的时钟快于标准时钟

DB35/T 1328-2019 非金属低压电能计量箱F.3两个同步观测数据段之间的相对钟差计算

截取两台同步观测仪器记录的相同时间段的数据,数据段长度少于100个采样点。记于。为采样 率,t1为从参考仪器截取数据段中读出的第1个采样点的时刻,t2为从被测仪器截取数据段中读出的 第1个采样点的时刻。 按照F.1的方法对截取数据段进行内插,内插后的数据序列分别记为力、q,其中力表示参考仪器记 录数据,9表示被测仪器记录数据。然后按照公式(F.9)对内插后的数据进行截取

安照(F.10)式计算序列r(i)和s(i)的互相关

F.3.3相对钟差计算

GBT 36160.2-2018 分布式冷热电能源系统技术条件 第2部分:动力单元r(i)=p(i+200) i=1,2,3,..,1000 s(i)=q(i+200)

找出Rr(i)中绝对值最大的数值,该数值的角标记为m,则两台仪器记录数据 差为:

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