朱宣明，岳 鹏

（陕西省地震局汉中地震台，陕西 汉中723000）

DSQ 型水管仪目前仍是中国地震形变倾斜观测的主要仪器，其产出资料的正确性及可靠性与仪器是否正常标定有着直接关系，了解仪器的标定原理，掌握标定方法对于维护形变仪器正常工作至关重要。汉中地震台现架设有2 套DSQ型水管仪，分别位于南郑区和宁强县，在陕南地区定点形变监测中发挥积极作用。为了保证本台该类仪器长期观测稳定，数据准确可靠，就需要按时、高效对仪器进行标定。以往在DSQ 型水管仪标定过程中出现各类问题，不仅耗时长，也严重影响了数据产出。本台人员通过对汉中地震台两套DSQ型水管仪近几年标定工作进行实验总结，发现部分环节和过程可以简化，实现快速标定，缩短标定时间，减少标定期间对数据的影响。

1 标定原理

DSQ 水管仪标定基本原理是根据连通管内水面自平原理和水的不可压缩性，通过固定大小的标定棒人为增减钵体内液体液面高度，通过浮子、位移传感器等位移变化，将其转换为电信号输出，完成自动记录，即求得液面变化单位高度（1 μm）所对应的电信号变化量（mV）。对于某一分量的两个钵体内液面高度变化ΔH水计算公式为：

式（1）中：△h标为标定棒垂直位移量；d为标定棒直径；D1、D2为两个钵体内径值。

一般情况下，△h标为预设值20 mm，d、D1、D2为出厂实测已知值（武汉地震科学仪器研究院，2013）。DSQ 水管仪标定原理如图1 所示。

DSQ 型水管仪格值校准一般每年不少于2 次，2 次校准间隔不大于195 d，仪器检修、更换部件或重新安装后均应进行校准，格值校准精度小于等于1%，电灵敏度相对误差小于等于1%。校准完成后，标定记录自动生成，标定合格后，新格值直接启用，需注意启用新格值后数据形态是否发生较大变化，以保证资料的连续可靠。

图1 DSQ 水管仪标定原理图

2 标定过程

DSQ 水管仪标定前应做好各项准备工作。由于山洞内阴暗潮湿，且标定装置使用间隔较长，需特别注意步进电机是否工作正常，齿轮应润滑，无卡死、生锈迹象，必要时应定期保养。标定前应在仪器网页查看观测端实时数据，任意一端电压值应不超过1 V，标定状态显示“可以标定”，方可启动标定。汉中地震台为了提高标定精度和成功率，每次标定前先进行调零操作，将换能器输出电压值预调在±400 mV以内，标定时间一般选在固体潮小潮期或波峰波谷时段。

2.1 传统标定过程

做好标定前检查及准备工作后：①使用笔记本电脑连接EP-Ⅲ型IP 采集控制器（即数采），按住“设置”键打开数采电源开关，使数采进入设置状态；②电脑网页输入仪器初始IP，进入仪器Web 控制页面，点击“启动标定”，选择要标定的分量，点击“确定”后仪器开始进行标定，标定时间持续约20 min；③标定完成后点击“标定记录查看”可查阅标定记录情况。

汉中地震台形变山洞水汽较大，加上仪器已运行多年，稳定性差，往往不能一次标定成功，需进行多次调试后再标定：①调试时点击“下降20 mm”，约5 min 后调试结束；②根据调试结果计算调节量，调节目标值U可由计算，式中U为调节后换能器的输出电压，为调试分量两端电压变化平均值，UA为待调节端换能器输出电压值；③然后使用万用表连接换能器，根据计算量调节电位器，注意不是调节钵体传感器齿盘；④调节好后等测值稳定后，再次调试，直至同分量两端电灵敏度相对误差小于等于1%，注意调试时“下降20 mm”和“上升20 mm”应成对出现，避免调试设备卡死；⑤调试结束后，再次进行标定，根据标定结果再做精调，直至标定合格（胡宝慧，2011）。

2.2 简易标定过程

简易标定主要过程是在第一次标定不合格后，根据相关数据，在不进行调试操作下，直接对某一端钵体传感器和换能器电位器做一次性调节，然后重新启动标定，达到快速、高效完成标定工作的目的。以宁强水管仪2020-06-29 东西向标定为例，在做好标定前检查及准备工作后，直接在仪器工作网页中，点击“启动标定”，标定结果如表1 所示。

表1 DSQ 型水管倾斜仪格值标定表（不合格，分量为2 232、基线长度L 为30.72 m、Δh 标为20 mm、ΔH 水为48.68 μm）

表2 DSQ 型水管倾斜仪格值标定表（合格，分量为2 232、基线长度L 为30.72 m、Δh 标为20 mm、ΔH 水为48.68 μm）

由表2 可以看出，东西端标定精度及电灵敏度相对误差均小于等于1%，满足规范要求，标定合格。在此方法中，需特别注意准确选择调节目标值，确保钵体传感器和换能器电位器调节到位。同时，也注意到简易标定法是基于水管仪各端初始与电压变化值满足简单线性关系，如不满足也可能出现标定不合格情况，此时将需要进一步微调后再次标定。

3 结束语

DSQ 型水管仪简易标定方法具有流程简单、避免多次重启仪器、人员进洞干扰次数少等优势，规避了因个别不稳定数据造成校准值计算失准，导致精调失败，减少了标定期间数据删除率，提高了完整率。在对汉中地震台水管仪近几次标定工作中，使用简易方法仅标定了2 次就满足规范要求，整个标定时间控制在1 h 左右，较传统方法明显缩短了标定时间。

本文通过对汉中地震台DSQ 型水管仪多年标定工作的实操总结，发现更为简易的标定流程也能起到较好的标定效果，为其他台站同类型仪器标定工作提供参考，对水管仪稳定、高效、完整产出观测数据具有积极意义。