О проблеме учета влияния метеорологических факторов на большие прецизионные системы…

УДК 550.31:531.715.1: 62-932.2

PACS: 07.10.Pz

О проблеме учета влияния
метеорологических факторов
на большие прецизионные системы
на примере Баксанского большебазового
лазерного интерферометра

© 2019 г. А.В. Мясников

Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга,
МГУ им. Ломоносова, г. Москва Россия

e-mail: andrey0405@mail.ru

Аннотация

Вариации внешней температуры и атмосферного давления совпадают в суточном и полусуточном частотных диапазонах с рядом волн лунно-солнечного прилива, где и оказывают наибольшее влияние на измерения деформаций лазерными интерферометрами. На примере данных Баксанского лазерного интерферометра ГАИШ МГУ за пятнадцатилетний период наблюдений показано, что реакция больших измерительных систем на эти вариации имеет выраженную частотную зависимость. На основе построенной математической модели решается задача учета влияния метеорологических факторов на измерения с помощью изображений временных рядов деформации и метеорологических факторов в частотной области. Эти изображения получены с помощью преобразования Фурье последовательной записи всех параметров. Построена переходная функция в виде так называемого апериодического звена, которое учитывает частотную зависимость и запаздывание термоупругой деформации измерительной системы от вариации внешней температуры. Преобразованные изображения температуры и давления соответствующими переходными функциями вычитаются из изображения деформации. В результате новое изображение деформации уже практически не несет в себе влияния метеорологических факторов. Обратное преобразование изображения дает новый временной ряд деформации.

Ключевые слова: литосферная деформация, лунно-солнечный прилив, преобразование Фурье.

Цитируйте эту статью как: Мясников А.В. О проблеме учета влияния метеорологических факторов на большие прецизионные системы на примере Баксанского большебазового
лазерного интерферометра // Сейсмические приборы. 2019. Т. 55, № 2. C.27–38. https://doi.org/10.21455/si2019.2-2

Литература

Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1979. 765 с.

Зубченко А. С., Колосков М. М., Каширский Ю. В., Астахов Ю.И., Герасимов В.И., Голеньшина Л.Г., Григорьева Н.Н., Гудков В.Н., Дегтярев А.В., Долбенко Е.Т., Жаров В.В., Кириллова О.М., Клауч Д.Н., Кузнецов Е.В., Меньшова Н.Ф., Митина Е.Н., Петропавловская З.Н., Русинова И.Н., Рязанова Е.Д., Скоробогатых В.Н., Томина С.П., Тыкочинская Т.В., Широлапова Т.Б. / Под ред. А.С. Зубченко. Марочник сталей и сплавов. М.: Машиностроение-1, 2003. 782 с. ISBN 5-217-03177-8

Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968. 483 с.

Милюков В.К. Мониторинг состояния магматических структур вулкана Эльбрус по наблюдениям литосферных деформаций // Вулканология и сейсмология. 2006. № 1. С.3–15.

Милюков В.К., Мясников А.В. Долговременные наблюдения литосферных деформаций Баксанским лазерным интерферометром в условиях подземного размещения // Измерительная техника. 2012а. № 1. С.32–35.

Милюков В.К.Мясников А.В. Влияние термоупругих и барических процессов на измерения литосферных деформаций Баксанским лазерным интерферометром // Измерительная техника. 2012б. № 1. С.44–47.

Милюков В.К.Клячко Б.С.Мясников А.В.Стриганов П.С.Янин А.Ф.Власов А.Н. Лазерный интерферометр–деформограф для мониторинга движений земной коры // Приборы и техника эксперимента. 2005. № 6. С.87–103.

Милюков В.К., Копаев А.В., Лагуткина А.В., Миронов А.П., Мясников А.В. Наблюдения приливных деформаций земной коры в Приэльбрусье // Физика Земли. 2007. № 11. С.21–29.

Милюков В.К., Кравчук В.К., Миронов А.П., Латынина Л.А. Деформационные процессы в литосфере, связанные с неравномерностью вращения Земли // Физика Земли. 2011. № 3. С.96–109.

Милюков В.К.Аморусо А.Кресчентини Л.Миронов А.П.Мясников А.В.Лагуткина А.В. Океаническая нагрузка и локальные возмущения на деформационных станциях Баксан (Россия) и Гран-Сассо (Италия) // Физика Земли. 2018а. № 2. С.151–163.  https://doi.org/10.7868/ S0002333718020126

Милюков В.К., Виноградов М.П., Миронов А.П., Мясников А.В. Собственные колебания Земли, возбужденные глубокофокусным землетрясением 2013 г. в Охотском море // Геофизические процессы и биосфера. 2018б. Т. 17, № 4. С.127–140. https://doi.org/10.21455/GPB2018.4-7

Милюков В.К.Аморусо А.Кресчетини Л.Миронов А.П.Мясников А.В.Лагуткина А.В. Оценка параметров резонанса жидкого ядра Земли на основе многолетних наблюдений деформаций литосферы в суточном приливном диапазоне // Физика Земли. 2019. № 3. С.41–50. https://doi.org/0.31857/S0002-33372019341-50

Рогов А.А., Семенова Е.Е., Чернецкий В.И., Щеголева Л.В. Уравнения математической физики. Петрозаводск: ПетрГУ, 2001. 220 с.

Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977. 735 с.

Сведения об авторе

МЯСНИКОВ Андрей Владимирович – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (ГАИШ МГУ). 119234, г. Москва, Университетский просп., д. 13. Тел.: +7(495) 939-16-34. E-mail: andrey0405@mail.ru

METADATA IN ENGLISH

About the journal

SEISMICHESKIE PRIBORY, ISSN: 0131-6230, eISSN: 2312-6965, DOI: 10.21455/si,

http://elibrary.ru/title_about.asp?id=25597

English Translation: Seismic Instruments, ISSN: 0747-9239 (Print) 1934-7871 (Online),

https://link.springer.com/journal/11990

On the problem of taking into account the effect
of meteorological factors on large precision systems:
A case study of the Baksan large-base laser interferometer

A.V. Myasnikov

Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University, Moscow, Russia

e-mail: andrey0405@mail.ru

Abstract. The variations in ambient temperature and atmospheric pressure coincide in the diurnal and semi-diurnal frequency ranges with a series of lunar-solar tide waves, which distorts the measurement of the deformation of laser interferometers. Using the example of data from the Baksan laser interferometer at the SAI Moscow State University over a fifteen-year period, it is shown that the response of large measuring systems to these variations has a pronounced frequency dependence. Based on the constructed mathematical model, this problem is solved with the help of images of time series of deformation and meteorological factors in the frequency domain, obtained using the Fourier transform. A transient function was constructed in the form of a so-called aperiodic link, which takes into account the frequency dependence and the delay of thermoelastic deformation of the measuring system. As a result of the inverse transformation, we have a new time series of deformation without the effect of meteorological processes.

Keywords: deformations, lunar-solar tide, Fourier transform.

About the author

MYASNIKOV Andrey Vladimirovich – Cand. Sci. (Phys. and Math.), science researcher, Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University. Universitetsky pr., 13, 119234, Moscow, Russia. Phone: +7 (495) 939-16-34. E-mail: andrey0405@mail.ru

Cite this article as: Myasnikov A.V. On the problem of taking into account the effect of meteorological factors on large precision systems: A case study of the Baksan large-base laser interferometer, Seismicheskie Pribory, 2019, Vol. 55, no. 2, pp. 27–38. [in Russian]. https://doi.org/10.21455/si2019.2-2

СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. 2019. Том 55. № 2. C.27–38. https://doi.org/10.21455/si2019.2-2