VS垂直擺傾斜儀常見異?，F象的判斷及維護*

李 明 劉 可 羅俊秋 黎永東 郭熙枝 孫伶俐 蔣幼華

(1)湖北省地震局，武漢 430071 2)武漢地震科學儀器研究院，武漢430071)

VS垂直擺傾斜儀常見異?，F象的判斷及維護*

李 明1)劉 可1)羅俊秋1)黎永東1)郭熙枝1)孫伶俐1)蔣幼華2)

(1)湖北省地震局，武漢 430071 2)武漢地震科學儀器研究院，武漢430071)

針對地震臺站使用的VS垂直擺傾斜儀，對其典型的異?，F象進行分析，并給出了維護方法。

VS垂直擺傾斜儀;故障;維修;觀測技術;漂移

1 前言

VS垂直擺傾斜儀是我國自行研制的精密的地球物理觀測儀器。隨著“中國數字地震觀測網絡”項目的實施，湖北省地震局分別在武漢、宜昌、麻城等地震前兆形變觀測臺站安裝了垂直擺傾斜儀。儀器在連續運行期間，除因地震造成的異常外，還經常出現尖峰、臺階、數字記錄噪聲背景大、記錄數據超量程、漂移大等問題［1-3］。本文將針對一些常見的異?，F象進行分析，并提出相應的解決辦法。

2 儀器異常的檢查

VS型垂直擺傾斜儀由機械與電路控制兩部分組成，機械部分主要是由擺系、吊絲、主體支架、電容位移傳感器、底座、調平裝置組成;電路部分是由主機、電源和IP采集控制器等部分組成。正常情況下應該每天連續不斷地、清晰地記錄出固體潮汐，當遇見記錄資料出現異常時，首先通過直觀檢查機柜內VS垂直擺傾斜儀電源機箱前面板上的電源指示燈，當電源燈亮時表示交流、直流供電狀態正常，標定工作電源燈亮表示標定系統供電狀態正常;其次檢查EP-Ⅲ型IP采集控制器的機箱，它與垂直擺傾斜儀電源有相同之處，面板上有電源、采集、網絡、狀態4個指示燈，1個顯示屏，3個開關和1個設置鍵，電源指示燈亮表示供電狀態正常，采集、網絡指示燈閃爍表示正常工作，狀態指示燈閃爍表示采集部分正與網絡部分通信，常亮表示儀器處于設置狀態，反之為不正常;檢查顯示屏上顯示的輸出數據是否在量程范圍內，如不在則判斷儀器工作狀態非正常。最后檢查擺體、主機、電源及采集控制器后面板的所有接插件是否連接牢固，連接擺體、主機、電源、UPS電源之間的線路是否完好無損，判斷故障是連接線路故障，還是供電電源故障。

VS型垂直擺傾斜儀集成系統比較復雜，從傳感器到數據文件的形成，中間連接的儀器設備比較多，過程也比較繁瑣，當臺管人員發現不能進行正常收數時，首先要準確判斷故障范圍。根據系統的連接方式，采用圖1中的步驟進行檢查。

1)在臺站微機上通過Ping網內路由器、交換機地址方式檢測局域網運行是否正常;

2)通過Ping傾斜儀器IP地址檢測設備網絡的聯通性，并應用該設備的服務來檢測設備運行情況。當能Ping通儀器而無數據時，再檢查儀器或電源;當Ping不能連接到儀器時，檢查路由器或電源。

圖1 臺站微機與儀器鏈路圖Fig.1 Link chart of the microcomputer at station with the instruments

3 常見異?，F象的分析與處理

3.1 尖峰、臺階

當交流電停調換為直流供電，再換成交流供電時記錄曲線會出現尖峰現象。這種現象不需要做任何維修就會自行恢復(圖2(a))。有時儀器本體底盤上的底腳螺絲狀態不穩定也會造成記錄曲線出現臺階現象，這種異常不需要做任何處理也能自行恢復(圖2(b))。臺階異常只在儀器初裝時出現;而零點臺階異常是由于軟件處理不當照成的，需用相應的軟件進行處理。

3.2 噪聲大

氣象因素、周邊環境、擺體內吊絲及元器件損耗都能影響儀器的工作狀態，照成輸出曲線噪聲增加(圖2(c))。如大風、暴雨、氣壓突變及吊絲接觸不良等都會引起噪聲加大。這種隨氣象因素、周邊環境的變化而形成的噪聲不需要任何維修就會自行恢復。

3.3 漂移

環境影響包括山洞內溫度、地質、水文、巖性、地形、地貌等自然條件。如洞室進深、旁側與垂直覆蓋厚度未達到標準均會引起漂移加大(圖2(e))。當環境因素改變之后，這種漂移會隨之消失，不需做任何處理。

3.4 記錄曲線為一條直線

圖2 VS垂直擺傾斜儀異?，F象曲線Fig.2 Curves of variant trouble of VS vertical pendulum tiltmeter

1)主機電源故障。面板電源指示燈不亮，檢查保險絲是否熔斷，電源線是否斷路，如有更換之即可恢復。

2)電纜線及插座故障。面板電源指示燈不亮，主機無輸入，檢查擺體與主機連接處電纜線或插頭座有無短路、插頭松動、氧化或斷路接觸不良現象，如有緊固接插件，連接斷線即可。

3)需逐級檢查振蕩器、前置放大器、主放大器及同步檢波電路，首先檢查振蕩器，若振蕩器的輸出波形不正常，波形或幅度不對，或輸出為一直線，則需修理振蕩器或更換振蕩電路板，若振蕩器工作正常，則依次檢查前置放大器、主放大器及同步檢波電路的增益和波形是否正常，在逐級檢查中如發現故障，則逐級進行修理和排除，若同步檢波輸出的波形不是正弦波的半波，而是正弦波的全波，這種狀況下需檢查整形電路的輸出或模擬開關4066是否正常，若整形電路的輸出為-4.3～+4.3伏的方波，則整形電路正常，這種狀態下模擬開關4066的“開”和“關”的功能正常。

3.5 記錄數字超量程

當發現記錄曲線缺損時，說明儀器超過量程范圍±1.999 V(圖2(d))。此時臺站值班人員需要進入洞室內對儀器進行機械調零，轉動蝸桿帶動蝸輪及絲桿轉動，從而改變儀器的姿態，使擺體處于零位附近。當數字面板顯示表頭數為正時，將蝸桿朝正(順時針)方向轉動;當顯示表頭數為負時，則將蝸桿朝負(逆時針)方向轉動，顯示范圍為±1.999 V。若數字面板表出現閃動-1或1時，說明超出量程，當經過調整使數字面板的讀數小于100毫伏時，儀器便可記錄，調零完畢后關閉數字面板表電源開關。

圖3 吊絲故障形成的異常圖像Fig.3 Anomaly caused by the trouble of the hang silk

4 實例

垂直擺傾斜儀及IP數據采集控制器損壞后，其故障表現一般比較復雜，維修時要特別注意。對缺少專用測試設備的用戶來說，要修復這類技術密集型產品是很困難的，若處理不當可能會增加新的故障。

4.1 吊絲故障

武漢中心地震臺獅子山站點VS垂直擺傾斜觀測儀北南分量在2009年2月11日開始出現記錄曲線加粗異?，F象，但是固體潮形態依然正常(圖3 (a))，經多日的觀測，分析認為是吊絲故障。廠家于2009年2月18日重新裝配吊絲后異?，F象消失(圖3(b))。

4.2 環境因素

圖4 環境因素影響產生的異常圖像Fig.4 Trouble caused by the environment factor

受環境因素影響現象比較常見。2009年4月麻城地震臺VS垂直擺傾斜儀因降雨、氣壓的變化受到干擾，固體潮趨勢雖然存在，但測量數據隨著降雨量、氣壓上、下波動，記錄曲線產生抖動(圖4 (a))，這種現象與測量墩和固定墩之間的基巖有裂隙和夾層及洞體的覆蓋層薄有一定的關系，于是采用在洞內加裝密封門減少氣流干擾，目前異?，F象有所緩解。同年8月，宜昌地震臺VS垂直擺傾斜儀遭遇雷擊(圖4(b))，曲線噪聲明顯增加，雖然固體潮趨勢依然存在，但是這種現象說明儀器已經受到損傷。更換主機后，異?，F象消失。

4.3 標定、調零引起的異常

為保證測量精度，按照學科中心要求，形變儀器每年都必須進行標定，每次間隔不得超過180天。2010年3月麻城地震臺對垂直擺傾斜儀進行標定，從曲線形態上看有類似“脈沖”現象(圖5(a))。武漢中心臺獅子山觀測站2010年10月對垂直擺傾斜儀進行調零，測量曲線好似有一個臺階(圖5(b))。這類干擾均屬人為因素造成，只采用中國地震前兆臺網數據處理軟件進行處理即可。

5 建議

為了使儀器更加穩定，數據可靠，建議首先在運行環境上盡可能地做到保溫、密封;二是采用隔離電源阻斷震擊干擾;三是在儀器的制作上采用自動化調零方式。

圖5 儀器標定、調零產生的異常圖像Fig.5 Troubles caused by the calibration and zero adjusting

1 蔣幼華.VS垂直擺傾斜儀說明書［S］.2006.

2 中國地震局監測預報司.中國地震前兆臺網數據處理系統使用手冊［S］.2008.

3 劉可，等.如何在湖北省地震局網絡系統中架構VPDN平臺［J］.大地測量與地球動力學，2010，(增刊)：157-160.

JUDGMENT AND MAINTENANCE OF TROUBLES OF VS VERTICAL PENDULUM TILTMETER

Li Ming1)，Liu Ke1)，Luo Junqiu1)，Li Yongdong1)，Guo Xizhi1)，Sun Lingli1)and Jiang Youhua2)

(1)Earthquake Administration of Hubei Province，Wuhan 430071 2)Wuhan Seismic Science Instrument，Wuhan 430071)

The typical troubles of the VS vertical pendulum tiltmeter working at seismostations are analyzed and the maintenance method are given.

VS vertical pendulum tiltmeter;trouble;maintenance;observation technique;drift

1671-5942(2011)Supp.-0178-04

2011-04-17

中國地震局震情跟蹤合同制項目(2011020205)

李明，女，1964年生，高級工程師，主要從事地震前兆儀器研制及維修工作.E-mail：hbjczx2010@163.com

TH762

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