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数字强震动加速度仪质量检定技术研究

作　者: 杨黎薇
导　师: 周正华
学　校: 中国地震局工程力学研究所
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 相对校准法 绝对校准法 幅频特性 相频特性 一致性实验
分类号: P315.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
引　用: 1次
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内容摘要


中国数字强震动台网是迄今为止我国投资最多、规模最大的强震动观测台网。随着“十五”国家重点项目“中国数字强震动台网”投入正式运行,入网数字强震动仪的性能及技术指标的可靠性越来越受到关注。本文通过理论分析与实验研究,对数字强震动仪的技术指标测试和运行性能比测技术进行了探索。本文主要研究内容及所取得的成果如下:1.对我国强震动仪质量检定技术现状及传感器主要类型进行了较为详细的介绍,并简要讨论了开展强震动仪质量检定技术研究的必要性。2.基于零频转台的工作原理,制定了加速度计灵敏度和线性度的实验测试方法。实验结果表明,应用零频转台进行加速度计灵敏度和线性度标定的方法简便可行,且测试得到的加速度计灵敏度和线性度较准确可靠。3.对相对校准法与绝对校准法实验原理进行了简要介绍,开展了基于激光干涉仪绝对校准检测技术的研究,并提出了一种绝对校准检测加速度计幅频、相频特性的实验方法。实验结果表明,基于激光干涉仪的绝对校准方法是可行的。与相对校准法相比,绝对校准法具有检测精度高,稳定性好等特点。4.基于力平衡式加速度计的工作原理,对加速度计的动态响应进行分析,并据此提出了基于功能实验的仪器性能评价方法,以及加速度计固有频率和阻尼比的确定方法。计算结果表明,固有频率越高,响应曲线上升越快;阻尼比越小,过冲现象越明显。合适的阻尼比可以减小过冲量、加宽幅频特性的平直段,对于加速度计常采用的固有频率,阻尼比选择在0.60~0.70范围内为宜,取0.65~0.68最佳。5.基于强震观测数据,对两种不同型号强震加速度仪的记录结果进行波形对比、峰值加速度及频谱分析,以此评价其一致性程度。分析结果表明,峰值加速度的最大相对误差达13%,但波形及频谱特征基本接近。同时,对仪器非一致性产生机理进行了分析,提出了一种基于振动台的一致性检验方法。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 引言  9
  1.2 传感器  9-12
    1.2.1 传感器的地位和作用  10
    1.2.2 传感器的分类  10-11
    1.2.3 传感器的一般特性  11-12
  1.3 加速度计  12-15
    1.3.1 加速度计的基本类型  12-14
    1.3.2 加速度计主要技术指标  14-15
  1.4 加速度计质量检定技术现状及本文选题背景  15-16
  1.5 本文的研究目标及主要任务  16-17
  1.6 本文内容的安排  17-19
第二章 基于零频转台的加速度计性能检验方法  19-33
  2.1 引言  19
  2.2 零频转台结构体系  19-22
  2.3 零频转台的工作原理  22-23
  2.4 加速度计灵敏度的零频转台标定实验  23-26
  2.5 基于零频转台的加速度计线性度标定方法  26-32
  2.6 小结  32-33
第三章 基于激光干涉仪的绝对校准法  33-51
  3.1 引言  33
  3.2 相对校准法技术  33-34
    3.2.1 相对校准法基本原理  34
    3.2.2 相对校准法的发展趋势  34
  3.3 绝对校准法技术  34-42
    3.3.1 实验设备及其技术指标  35-40
    3.3.2 激光干涉仪  40-42
  3.4 绝对校准法实验  42-49
    3.4.1 绝对法校准原理  42-43
    3.4.2 实验方法  43-49
  3.5 绝对校准法实验  49-50
  3.6 小结  50-51
第四章 基于功能实验的强震动仪性能评价  51-69
  4.1 引言  51
  4.2 SLJ-100 型三分量力平衡式加速度计  51-55
    4.2.1 工作原理  52
    4.2.2 理论计算  52-55
  4.3 动态响应  55-68
    4.3.1 阶跃响应  55-57
    4.3.2 固有频率ω_n 与阻尼比ζ对功能实验结果的影响分析  57-65
    4.3.3 频率响应  65-68
  4.4 小结  68-69
第五章 典型数字强震动加速度仪一致性分析  69-93
  5.1 引言  69
  5.2 现场观测实验背景  69-72
  5.3 数据处理及分析  72-91
    5.3.1 峰值加速度对比分析  72-73
    5.3.2 波形对比分析  73-81
    5.3.3 傅里叶谱对比分析  81-88
    5.3.4 反应谱分析  88-91
    5.3.5 仪器非一致性机理分析  91
  5.4 小结  91-93
第六章 结论与展望  93-95
  6.1 本文主要研究工作和成果  93-94
  6.2 工作展望  94-95
参考文献  95-97
致谢  97-98
作者简介  98
攻读硕士期间主要参与的科研项目  98

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地（岩石界）物理学（固体地球物理学） > 地震学 > 工程地震
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