Сейсмические приборы: статья

МЕТОД ОЦЕНКИ СОБСТВЕННОГО ШУМА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА НА ПРИМЕРЕ КОРОТКОПЕРИОДНОГО СЕЙСМОМЕТРА СМ-3КВ
А.Н. БЕСЕДИНА
Н.В. КАБЫЧЕНКО
С.Г. ВОЛОСОВ
Институт динамики геосфер им. академика М.А. Садовского РАН
Журнал: Сейсмические приборы
Том: 57
Номер: 3
Год: 2021
Страницы: 5-18
УДК: 550.34.03
DOI: 10.21455/si2021.3-1
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: короткопериодные сейсмометры, измерительный канал, инструментальный шум, собственный шум, передаточная функция, микросейсмический фон
Аннотация: Предложен новый метод оценки собственного шума измерительного канала сейсмометра с учетом линейной связи между сигналом и шумом. Метод основан на выделении шума с помощью записей двух одинаковых измерительных каналов и проверен на примере короткопериодного сейсмометра СМ-3КВ с рабочим диапазоном частот 0.5-40 Гц. Проведена апробация метода на модельных сигналах для шумов каналов с нормальным распределением, а также на записях микросейсмического фона, зарегистрированных на постаменте сейсмометрами с закрепленными и свободными инерционными массами. На модельных сигналах было показано, что точность численного результата при оценке уровня выделенных шумов зависит от величины взаимной корреляции исходных сейсмограмм и описывается линейной функцией, учет которой при расчете собственных шумов реальных измерительных каналов позволит получить оценки шума, аналогичные выполненным стандартным методом, основанным на выделении некогерентных компонент исходных микросейсм. Значения шума в рабочем диапазоне 0.5-40 Гц при закрепленной массе сейсмометра составили 2.1±0.3 нм/с по стандартному и 2.2±0.4 нм/с по новому методам. Полученные значения не противоречат паспортным данным сейсмометра СМ-3КВ, согласно которым уровень собственных шумов не превышает величину 2 нм/с в рабочем диапазоне частот.
Список литературы: Башилов И.П., Волосов С.Г., Королёв С.А., Меркулов В.А., Овчинников В.М., Овчинниковa О.В. Сравнительный анализ характеристик широкополосного сейсмоприёмника с емкостным преобразователем с зарубежными аналогами // Сейсмические приборы. 2015. Т. 51, № 4. С.5-21.

Беседина А.Н., Кабыченко Н.В. Обоснование возможности применения короткопериодных датчиков с расширенными частотными характеристиками для регистрации сильных землетрясений // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 1. C.28-38.

Дергач П.А., Тубанов Ц.А., Юшин В.И., Дучков А.А. Особенности программной реализации алгоритмов низкочастотной деконволюции // Сейсмические приборы. 2018. Т. 54, № 3. С.22-34.

Кабыченко Н.В., Беседина А.Н., Волосов С.Г., Королев С.А., Кочарян Г.Г. Короткопериодные сейсмометры в сейсмологии // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 1. C.44-65.

Мишаткин В.Н., Захарченко Н.З., Чебров В.Н. Технические средства сейсмической подсистемы службы предупреждения о цунами // Сейсмические приборы. 2011. Т. 47, № 1. С.26-51.

Нестеркина М.А., Сергеев С.И., Санина И.А., Константиновская Н.Л., Данилова Т.В., Сергеев К.С. Идентификация локальных сейсмических событий в районе расположения группы “Михнево” // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 4. С.37-49.

Санина И.А., Нестеркина М.А., Константиновская Н.Л., Габсатарова И.П. Распознавание природы сейсмических источников на Восточно-Европейской платформе, регистрируемых малоапертурной сейсмической группой “Михнево” на региональных расстояниях // Сейсмические приборы. 2020. Т. 56, № 2. С.56-76.

Черных Е.Н., Ключевский А.В., Ружич В.В. Сравнительное исследование записей близких землетрясений на скальном грунте и ледовом покрове озера Байкал // Сейсмические приборы. 2012. Т. 48, № 4. С.55-66.

Шевченко Ю.В., Яковенко В.В. Собственный шум сейсмометров на частотах от 0.01 до 0.1 Гц // Сейсмические приборы. 2016. Т. 52, № 2. С.17-28.

Bormann P., Wielandt E. Seismic Signals and Noise // New Manual of Seismological Observatory Practice 2 (NMSOP2) / Ed. P. Bormann. Potsdam: Deutsches GeoForschungs Zentrum GFZ, 2013. P.1-62. https://doi.org/10.2312/GFZ.NMSOP-2_ch4

Havskov J., Alguacil G. Instrumentation in Earthquake Seismology. Springer Academic Publishers, 2002. 313 p. (Series: Modern Approaches in Geophysics, vol. 22).

Holcomb L.G. A direct method for calculating instrument noise levels in side-by-side seismometer evaluations, U.S. Geol. Surv. Open-File Report, 89-214, 1989. 34 p.

Holcomb L.G. A numerical study of some potential sources of error in side-by-side seismometer evaluations. U.S. Geological Survey Open File Report, 90-406, 1990. 41 p.

Hutt C.R., Ringler A. A summary of STS-2 low-noise installation methods tested at the USGS Albuquerque seismological laboratory. 2009. [https://bnordgren.org/seismo/STS-2%20Installation %20Methods.pdf]

Peterson J. Observations and modeling of seismic background noise. U.S. Geol. Surv. Open File Report, 93-322, 1993. 95 p.

Rodgers P.W. Frequency limits for seismometers as determined from signal-to-noise rations. Part 2. The feedback seismometer // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1992. V. 82. P.1099-1123.

Sleeman R., Melichar P. A PDF Representation of the STS-2 Self-Noise Obtained from One Year of Data Recorded in the Conrad Observatory, Austria // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2012. V. 102, N 2. P.587-597. https://doi.org/10.1785/0120110150

Sleeman R., Wettum A., Trampert J. Three-channel correlation analysis: a new technique to measure instrumental noise of digitizers and seismic sensors // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2006. V. 96, N 1. P.258-271. https://doi.org/10.1785/0120050032

Wielandt E., Widmer-Schnidrig R. Seismic sensing and data acquisition in the GRSN // Ten years of German Regional Seismic Network (GRSN), Report 25 of the Senate Commission for Geosciences / Ed. M. Korn. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH, 2002. P.73-83.

Xu W., Yuan S. A case study of seismograph self-noise test from Trillium 120QA seismometer and Reftek 130 data logger // J. Seismol. 2019. V. 23. P.1347-1355.