CC BY
19УДК 550.34 Тихонов В. В.1, Алтынбек уулу Т.1,
Асминг В. Э.2
1 Институт сейсмологии НАН КР, г. Бишкек 2 Кольский филиал Геофизической службы РАН, г. Апатиты
ПРИМЕНЕНИЕ В ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАЦИИ СЕЙСМОМЕТРОВ СКМ-3 В СИСТЕМЕ МОНИТОРИНГА НА ТЕРРИТОРИИ
КЫРГЫЗСТАНА
Аннотация: В статье приведены данные по переводу сейсмометров СКМ-3 с использованием АЦП Lai24USB на цифровой вид регистрации с записью по трём компонентам смещения грунта. Разработано дополнительное программное обеспечение, которое позволяет производить обработку записей близких землетрясений, получаемых на этом комплекте.
Ключевые слова: сейсмический мониторинг, регистрация землетрясения, сейсмометрия, велосиметр, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).
Кыргызстан аймагындагы КезеМелдее СИСТЕМАСЫНДА САНАРИПТИК КАТТООДО СКМ-3 СЕЙСМОМЕТРЛЕРИН КОЛДОНУУ
Кыскача мазмуну: Бул макалада СКМ-3 сейсмометрлерин АЦП Lai24USB жардамы менен жер кыртышынын жылмышуусун Yч компонент боюнча жаздыруучу санариптик каттоо ыкмасына которуу тууралуу маалымат берилген. Ушул топтомдо алынган жакын арадагы жер силкинYYлeрYн карап чыгууга ебелге тYЗYYЧY жацы программалык камсыздоо иштелип чыгарылды.
Негизги сездер: сейсмикалык мониторинг, жер титиреенY каттап алуу, сейсмометрия, велосиметр, амплитудалык-жыштык мYнездеме (АЖМ).
SKM-3 SEISMOMETERS ADOPTION FOR DIGITAL RECORDING IN THE SYSTEM OF SEISMIC MONITORING ON THE TERROTORY OF
KYRGYZSTAN
Abstract: Results of adoption of three components SKM-3 seismometer by using of ADC Lai24USB digitizer into digital form registration the soil displacement are presented in the paper. An additional software allowing to process local earthquakes recorded by these instruments was developed.
Keywords: seismic monitoring, earthquake record, seismometry, velocimeter, response.
Инстументальные сейсические наблюдения на территории Кыргызстана были начаты в 1927 г. на базе аналоговых станций. В 2008 г. аналоговая сеть Института сейсмологии НАН КР была переоборудована цифровыми приборами регистрации землетрясений, но при этом часть аналоговой аппаратуры находится в рабочем состоянии. Поэтому, для усилении системы сейсмического мониторинга с мая 2013 года в Институте сейсмологии НАН КР начались работы по переводу оставшихся комплектов аналоговой аппаратуры на цифровой вид регистрации.
Увеличение чувствительности сенсоров СКМ-3 с учётом максимального входного напряжения АЦП выполнено только за счёт перемотки рабочей катушки сейсмометра более тонким проводом (1800 витков, провод ПЭВ-0.08). Усилителей в системе нет, что избавляет от дополнительных электронных шумов.
Параметры АЦП Lai24USB: Коэффици ент у сил ения Ку= 1; Разрешение 24 бита:
Входное напряжение U =+2.5В:
С 1?
Fd = -4т = 2.9В-1 (Г7-= 0.29В—-;
2' count count
Таблица 1.
Постоянные параметры сейсмометра СКМ-3
Тип сейсм Зав № Сост Ks Is Ts Rsg Rsd Ssg Ssd asg asd Rd
СГКМ-3 255 N-S 0 32303 0 1664 2.0 1862 43 53 498. 92 125 91 3397.5 216.35 592.8
СВКМ-3 272 Z 0 31733 0 1747 2.0 2051 43.71 487.26 102.5 3624.2 160 96 429.7
СГКМ-3 259 E-W 0 31762 0 1652 2.0 1838 37.1 491 04 100.54 3299 1 138.32 369.7
Низкий входной импеданс АЦП Ьа124иББ вносит дополнительное затухание в цепь рабочего канала. Поэтому при расчёте демпферного сопротивления для рабочего затухания Бз=0.7 должна учитываться и эта составляющая затухания.
Нормализованный отклик сенсора для смещения земли и в области определения Лапласа( = гс) определяется по формуле:
з
— 1
и -s
S S + 2 Dm-ms ■ s + 4 '
В среде МЛТЬЛБ была разработана программа для решения этой задачи. Программа производит расчёт полюсов и нулей, строит амплитудно-частотные характеристики рабочего канала и выводит значения поправочных коэффициентов, которые используются при обработке получаемых записей [3].
Аппаратурный коэффициент для данного комплекта: СОКБТЛКТ= 0.0006 (мкм/сек)/еоип1. Записи региональных землетрясений на этом комплекте имеют периоды в группах Р и Б волн от 0.04 до 2.5 сек [1,2].
Для регистрации землетрясений применена программа EL_WIN (автор -В.Э. Асминг, Кольский филиал ГС РАН, г. Апатиты). Станция позволяет регистрировать землетрясения с магнитудой М > 1.5.
Рисунок 2. Амплитудно-частотная характеристика каналов Z, NS, EW.
Рисунок 3. Пример записи землетрясений 26.04.2015г. (M=1.7) и (M=2.0) на сейсмической станции "Бишкек" (без фильтрации).
Программа EL_WIN предназначена для обработки записей, получаемых с велосиметров. Наш комплект аппаратуры пишет смещения, поэтому для получения истинных значений амплитуд необходимо замеренные амплитуды по программе EL_WIN умножить на величину CONSTANT и далее умножать на соответствующий поправочный коэффициент из АЧХ канала. Только тогда эти амплитуды можно использовать для дальнейшей обработки. Кроме того, для обработки записей была разработана дополнительная программа (см. рисунок 4). В частности, в неё были включены методические материалы для аналоговой аппаратуры: таблица Excel с годографом Е.А. Розовой для Средней Азии и поправочными коэффициентами из амплитудно-частотной характеристики для периодов от 0.025 до 3.0 секунд, а также номограмма определения энергетических классов Т. Г. Раутиан с логарифмической шкалой расстояний для сейсмометров СКМ-3[4,5].
Этот комплект аппаратуры и данную программу можно использовать при обработке близких землетрясений до 1000 км. Если этот комплект использовать в режиме велосиметра, то обработка записей землетрясений имела бы ограничение по эпицентральным расстояниям только до 200-250 км из-за узкой АЧХ[3,5].
Рисунок 4. Первая и вторая страницы программы обработки близких землетрясений, записанных на комплекте СКМ3+Ьа124и8Б.
Литература
1. Johannes Schweitzer Sensitivity and Response of the SKM-3 Seismometers in Bishkek,Kyrgyzstan -N2027 Kjeller, Norway, 2007.
2. Jens Havskov. Instrumentation in Earthquake Seismology - Norway, 2002.
3. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB- 2005.
4. Н.В. Петрова, Р.С. Михайлова Соотношения энергетического класса Кр с магнитудами по поверхностным волнам MS, Ms, MLH землетрясений в регионах Северной Евразии// Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных. Материалы Девятой Международной сейсмологической школы. - Обнинск: ГС РАН, 2014.
5. Асминг В.Э. Создание программного комплекса для автоматизации детектирования, локации и интерпретации сейсмических событий и его использование для изучения сейсмичности Северо-западного региона. Диссер. канд.работа.Москва, 2004 136 c. РГБ ОД, 61:04-1/1202
Рецензент: к.ф-м.н. Фролова А. Г.
