董海龙，夏　忠，闫万生，张俏丽，程　鹏（.甘肃省地震局嘉峪关中心地震台，甘肃　嘉峪关　7500；.江苏省地震局新沂地震台，江苏　新沂　400；.甘肃省地震局兰州观象台，甘肃　兰州　70000；）



嘉峪关台FHD观测数据噪声的影响因素及对策

董海龙1，夏忠2，闫万生3，张俏丽1，程鹏1
（1.甘肃省地震局嘉峪关中心地震台，甘肃嘉峪关735100；2.江苏省地震局新沂地震台，江苏新沂221400；3.甘肃省地震局兰州观象台，甘肃兰州730000；）

摘要：从2001年架设FHD质子磁力仪器到现在，已经运行15年了，产出的观测数据质量良莠不齐，有时观测资料质量较好，有时观测质量较差。评价FHD观测数据质量无非是要考察观测数据的精度与连续率，数据噪声是观测数据相对精度的反映，噪声小的数据，相对观测精度就高，反之就低；观测数据的噪声除了与仪器本身的测量精度有关，还与许多因素有关。从观测环境、交流电磁干扰、仪器工作参数、信号线和接地方面来探讨影响嘉峪关台FHD观测数据噪声的因素及对策。

关键词：观测数据;噪声；影响因素；对策

1　观测环境对背景噪声的影响

根据地磁观测规范，地磁观测台站应该勘选在环境背景噪声较小的地方，场地梯度均匀的地方。地磁台站如果场地背景噪声较大，精度再高的仪器也不可能观测出噪声小的数据。质子磁力仪是根据质子旋进原理研制的，其探头内部是由一对线圈，并灌装航空煤油构成，观测场地如果勘选在梯度较大的区域或磁房、观测墩的梯度较大，特别是水平梯度较大，会造成探头内两只线圈感应的信号不一样大，使叠加信号减弱或衰减较快，使观测数据的重复性降低，噪声增大。因此，我们进行地磁台勘选、建设时，应严格遵循地磁台站的建设规范，将台站勘选在背景噪声较小，场地梯度较小的地区，磁房建设应选择无磁性或弱磁性材料，保证磁房建设符合有关规范[1]。

2　交流电磁干扰的影响及应对措施

2.1交流电磁干扰的影响

交流电磁干扰的影响对FHD质子磁力仪的干扰影响最大，这些影响会使观测数据曲线的线条变粗，记录数据突跳尖峰增多，往往不受重视，却恰恰是对FHD观测数据产生噪声最大、最主要的因素，目前大多数台站的FHD磁力仪都受到此类电磁干扰的影响，严重地将影响仪器的工作参数丢失，造成数字化选频与自动跟踪测量的失败，使仪器不能产生有效数据。交流电磁干扰主要来源于仪器与仪器之间，线路与线路之间，当距离近时相互会形成电磁干扰，影响观测数据的精度，未净化的交流电中存在高频率的电磁谐波，进入仪器电源后叠加到观测数据中，使得仪器记录数据噪声变大。图1为嘉峪关台FHD质子磁力仪交流电磁干扰曲线图，从图中可以看出，在00-02时和12-24时都受到交流电磁干扰，数据曲线有明显突跳尖峰，仪器记录数据噪声变大。

图1　嘉峪关台FHD质子磁力仪交流电磁干扰曲线

2.2交流电磁干扰的应对措施

交流电磁干扰来源于外部空间环境、观测室内的交流供电、仪器信号线间的电磁干扰，应采取不同的应对措施，对于外部空间交流电磁干扰的干扰，应当严格按照地磁台站建设规范进行勘选、建设；对于观测室内的电磁干扰，在布设交流电路时要避免形成环状电路，避免在探头上方安装用电设备，最好是在向磁房供电的地方安装双向闸刀，在需要供电时，合上闸刀，离开时关掉闸刀，交流线与信号线不要并行，各套仪器的信号线要分开布设，避免形成相互电磁干扰；对于仪器集成产生的电磁干扰，在仪器集成时，要将供电线与信号线分开走线，切不可将交流电线与信号线绑到一起，仪器的接地一定要良好；对于通过电源耦合到仪器的电磁干扰，可以在仪器供电的前面，通过交流净化电源或在线式UPS进行净化[2]。

3　仪器工作参数偏离

FHD的调谐参数在设定以后，仪器将根据设定值进行调谐测量，测量结果如果与设定值或上一次测量结果相差不超过±100nT，将自动跟踪存入调谐值存储单元，作为下一次测量选频的参考值，反之，则不作跟踪，始终以存储单元中存储的调谐值进行调谐测量，如果存储单元中存储的调谐参数与需要的调谐参数相差较多，调谐的共振频率将较多地偏离实际需要的共振频率，造成频率特性降低，产生较大的测量误差，使数据曲线出现毛刺、突跳、线条变粗的现象[3]。图2为嘉峪关台2010年3月18日的FHD质子磁力仪分钟值曲线图，从图中可以看出，在16时之后，由于调谐参数错误，造成仪器记录数据出现明显突跳，数据曲线变粗，产生错误记录数据。当出现类似故障时，应检查仪器的调谐值、补偿电流值、探头方向、观测方位角参数是否正确，确保仪器运行正常。

图2　嘉峪关台2010年3月18日FHD质子磁力仪分钟值曲线

4　信号线及接地对数据噪声的影响

信号线的长度、接地线也能对数据噪声产生影响。信号线中存在分布电容与电阻，如果信号线较长，信号线中的分布电容和电阻就比较大，分布电容可以通过修正仪器工作参数方法加以修正，但是信号线电阻较大时，会降低选频共振的幅频特性，降低信噪比，另一方面，信号线电阻较大时，还会降低探头的极化电流，降低质子旋进信号的强度，使测量数据的噪声增大。良好的接地，对仪器的工作至关重要，能够很好地屏蔽交流电中的高频谐波和电磁耦合干扰，大幅度降低仪器数据的噪声，在实际工作中应该将仪器的机箱和信号线的屏蔽层按照规范接地。

5　综述

FHD质子磁力仪观测数据噪声的影响因素虽然较多，但只要我们在地磁台勘选、建设时，注意观测环境与背景噪声的影响，注意直流供电和传输干扰的影响；在观测系统设计时，注意交流电磁干扰的影响，信号线长度的影响，接地装置的影响；在日常观测时，注意工作参数偏离的影响，探头性能的影响，就可以有效降低观测数据噪声，提高观测数据质量。

参考文献：

[1]杨又陵，郑黎明，李晓东，等.新疆数字化地磁台站的场地勘选、建设、运行及其资料评价［J］.内陆地震，2009,23 (2):116-126.

[2]全建军，夏忠，张凯，等.永安地磁台FHD-2B质子磁力仪观测数据干扰分析［J］.地震地磁观测与研究，2015,36 （1）:120-126.

[3]赖爱京，徐衍刚，冯英，等.乌什地震台FHD-2型质子磁力仪观测资料干扰分析［J］.地震地磁观测与研究，2012, 33（Z1）:140-144.

中图分类号：P3

*基金项目：甘肃省地震局科技发展基金（编号：2013_Y02）。