В монографии представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований влияния окружающей среды на широкополосную сейсмическую аппаратуру. Чтобы обеспечить решение современных задач геофизики, необходимо получение качественных сейсмических данных в широчайшем диапазоне; надо понимать, какой шум в сейсмические данные вносят несейсмические источники, как исключить или уменьшить этот шум. В данной работе рассматривается влияние изменений температуры, атмосферного давления, магнитного поля, влажности, исследовано влияние гроз, вибрация, воздушные потоки, гравитационное возбуждение и т. д. Были исследованы элементы конструкций аппаратуры, броуновское движение, неупругая деформация пружин, проверена чувствительность передаточной функции широкополосного прибора к вариациям параметров элементов около номинального значения и т.д. Теоретические исследования представлены в самом общем виде и могут быть применимы к любым видам сейсмической аппаратуры. Предложены рекомендации по снижению чувствительности приборов к внешним воздействиям.
Монография предназначена для сейсмологов, специалистов в области сейсмометрии, разработчиков аппаратуры. Изложенные здесь подходы могут быть полезны при наблюдении тонких эффектов, прецизионных измерениях и экспериментах в различных областях знания.
Кислов К.В., Гравиров В.В. Исследование влияния окружающей среды на шум широкополосной сейсмической аппаратуры: Вычислительная сейсмология. Вып. 42 / Гл. ред. В.И. Кейлис-Борок; Отв. ред. А.А. Соловьев. — М.: КРАСАНД, 2013. — 240 с. (Вычислительная сейсмология; Вып. 42.)
ISBN 978-5-396-00545-7
Настоящее издание осуществлено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 13–05–07027).
| ОГЛАВЛЕНИЕ | |
| Список сокращений | 6 |
| Предисловие | 10 |
| Введение | 18 |
| Глава 1 Температурные колебания и связанные с ними помехи при сейсмической регистрации |
49 |
| 1.1. Изменения линейных размеров элементов прибора, фиксируемые сейсмометром как колебания Земли | 58 |
| 1.2. Изменение упругих свойств подвесов и пружины вертикального маятника | 62 |
| 1.2.1. Исследование крестообразных подвесов маятников | 64 |
| 1.2.2. Исследование влияния температуры на пружину сейсмометра вертикальных движений | 68 |
| 1.3. Влияние разницы в температурных коэффициентах линейного расширения бетонного постамента и металлической плиты прибора на ее изгиб | 72 |
| 1.4. Собственный шум преобразователя перемещения в электрический сигнал, тепловые шумы в электронных цепях прибора, тепловые флуктуации в источниках затухания | 88 |
| 1.5. Шумы, возникающие из-за неравномерности распределения температуры в разных частях (элементах) прибора, в том числе конвективные потоки воздуха в объеме кожуха | 93 |
| 1.6. Изменение характеристик прибора | 95 |
| 1.7. Исследование конкретного прибора. Активное термостатирование и компенсация | 114 |
| 1.7.1. Активное термостатирование | 114 |
| 1.7.2. Термокомпенсация ШСП | 124 |
| Глава 2 Прямое воздействие флуктуаций атмосферного давления на сейсмические приборы |
126 |
| 2.1. Изменение температуры во внутреннем объеме прибора, обусловленное адиабатическим процессом | 127 |
| 2.2. Воздействие на маятник сейсмометра вертикальных движений изменений архимедовой силы | 129 |
| 2.3. Деформация корпуса прибора, вызванная разницей внутреннего и внешнего давления | 139 |
| 2.4. Снижение остаточных барических помех | 144 |
| 2.4.1. Применение оптимальной фильтрации | 148 |
| 2.4.2. Тестирование работы подстраивающегося оптимального фильтра | 157 |
| Глава 3 Другие шумовые воздействия на прибор и источники подобных шумов |
164 |
| 3.1. Магнитные влияния | 166 |
| 3.2. Гравитационные воздействия | 169 |
| 3.3. Неупругие деформации пружины сейсмометра вертикальных движений | 171 |
| 3.4. Воздействие вибраций | 175 |
| 3.5. Влияние грозовых явлений | 179 |
| 3.6. Влажность | 183 |
| 3.7. Аспирационный эффект | 186 |
| 3.8. Броуновское движение | 187 |
| 3.9. Специфические шумы гиронаклономера | 188 |
| Заключение | 190 |
| Список литературы | 194 |
| ПРИЛОЖЕНИЯ | |
| Приложение 1 Определение коэффициента термической инерции ШСП (на примере сейсмометра SK-1) |
211 |
| Приложение 2 Исследование дрейфа нуля вертикальной компоненты широкополосного сейсмометра SK-1 |
216 |
| Приложение 3 Определение степени герметичности корпуса ШСП (на примере сейсмометра SK-1) |
220 |
| Приложение 4 Листинг программы подстраивающегося оптимального фильтра «Slave_Opt_Filter.м» |
224 |
| Приложение 5 Параметры, характеристики и конструктивы ШСП, разбираемых в качестве примеров |
231 |
| Приложение 6 Значения некоторых физических величин, применяемых в расчетах |
233 |
| Приложение 7 Некоторые характеристики упоминаемых в книге материалов |
234 |