格桑尼瑪

（西藏自治區(qū)地震局拉薩地磁臺，西藏 拉薩 850000）

獅泉河地震臺VP垂直擺傾斜儀于2014年7月安裝、試運(yùn)行，同年9月正式運(yùn)行觀測。同時架設(shè)了DSQ水管傾斜儀、伸縮儀共3套形變儀器，這也是當(dāng)時西藏所有地震臺站里唯一的形變儀器設(shè)備。因此對該儀器運(yùn)行期間的基本狀況，所遇到的故障以及對應(yīng)解決措施進(jìn)行了總結(jié)。

1 臺址概況

獅泉河地震臺的地理位置非常優(yōu)越，其地處西藏自治區(qū)阿里地區(qū)噶爾縣獅泉河鎮(zhèn)東北。在這里，可以觀察到從前寒武紀(jì)到新生代不同構(gòu)造背景下形成的多種沉積類型和代表性地層剖面，以及中生代以來在大陸裂解，聚合構(gòu)造演化過程中保留下來的蛇綠巖、火山巖、中酸性侵入巖、變質(zhì)巖等方面的物質(zhì)記錄和構(gòu)造變形形跡。獅泉河地震臺儀器洞室進(jìn)深60多米，洞內(nèi)的常年平均溫度約為7.5℃，濕度約為60%.擬用于前兆觀測山洞，常年恒溫6℃左右，覆蓋層平均厚度30多米。

2 儀器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能

VP型垂直擺傾斜儀主要由四個部分構(gòu)成，分別是電源系統(tǒng)、垂直擺機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及信號處理系統(tǒng)[1]。垂直擺機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖見圖1，分別是垂直擺機(jī)械結(jié)構(gòu)、擺系結(jié)構(gòu)。

圖1 垂直擺及擺系結(jié)構(gòu)圖[1]

VP型寬頻帶傾斜儀是由中國地震局地震研究所在VS型垂直擺傾斜儀基礎(chǔ)上研發(fā)的新型地震前兆觀測設(shè)備，其優(yōu)于萬分之二角秒的分辨力和拓寬的頻帶不但滿足了對地傾斜固體潮的觀測，并且也能記錄到緩慢地震和長周期地震等更多的地震信息。

3 VP垂直擺傾斜儀洞室介紹及技術(shù)要求指標(biāo)

VP垂直擺傾斜儀放置在山洞內(nèi)部25m處側(cè)耳洞，為新開鑿，面積為6m2，耳洞為鋼筋磚混結(jié)構(gòu)，內(nèi)墻乳膠漆涂料噴涂。內(nèi)吊頂，不設(shè)窗戶，外面為密封防盜門。技術(shù)要求，室溫日變化≤50℃；年最低室溫≤50℃；年最高室溫≤200℃；濕度≤60%.按要求新建基墩，基墩長1.6m，寬1m，距地面高24cm。

主要技術(shù)指標(biāo)為：分辨力優(yōu)于0.0002″，位移傳感器精度0.0001μm，頻帶寬度2 s至 1 y，儀器量程±2000mv，儀器日漂移≤0.005″，儀器擺長120mm，擺重280g，自振周期0.6s。

4 獅泉河VP垂直擺傾斜儀記錄情況

2014年7月21日，VP垂直擺傾斜儀在獅泉河臺完成安裝、調(diào)試、試運(yùn)行，同年9月進(jìn)入正式運(yùn)行、并做預(yù)處理等相關(guān)工作。

圖2為2015年9月19日VP垂直擺傾斜儀分鐘值觀測曲線，雖然曲線不是很平滑但從圖中可以看出，其能夠清楚的觀測到固體潮，同時能夠全面反映出潮波的變化情況。

圖3為（2015年4月25日14時11分26秒，尼泊爾8.1級地震）VP垂直擺傾斜儀記錄下的地震事件曲線圖。

圖2 VP垂直擺傾斜儀分鐘值觀測曲線

圖3 地震事件曲線圖

5 VP垂直擺傾斜儀常見故障及解決方法

5.1 零漂

由于受到儀器工作環(huán)境等因素的影響，儀器在運(yùn)行時會有“零漂”的問題，所以要采取對應(yīng)的措施。這種現(xiàn)象也是這類儀器設(shè)備普遍存在的一個問題（圖4可以看出零漂現(xiàn)象）。導(dǎo)致產(chǎn)生這種問題的原因有：一是設(shè)備受到外部作用力的強(qiáng)力沖撞；二是從開測以來儀器漂移較大，超出儀器量程±1.999V[2]；三是設(shè)備出現(xiàn)故障。解決辦法:如果發(fā)生這類問題時，首先要利用遠(yuǎn)程操控的方式對設(shè)備的量程進(jìn)行調(diào)整。如果未能實(shí)現(xiàn)，則需要工作人員進(jìn)洞手動調(diào)擺改變儀器狀態(tài)。具體步驟為：輕輕轉(zhuǎn)動調(diào)平機(jī)構(gòu)，同時觀察數(shù)字面板顯示器，如果顯示器上的數(shù)值閃動出現(xiàn)-1或1時，則該儀器已超出量程。需要繼續(xù)轉(zhuǎn)動調(diào)平機(jī)構(gòu)直至顯示器讀數(shù)在100毫伏左右時記錄曲線恢復(fù)正常。當(dāng)采用上述方法都沒有解決問題的情況下，要及時的聯(lián)系廠家技術(shù)人員上門維修。

圖4 2015年11月18日出現(xiàn)零漂現(xiàn)象

5.2 放大板故障

當(dāng)儀器擺體未發(fā)生擺動時，垂直擺會處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，一旦傾斜出現(xiàn)，那么這種狀態(tài)就會被打破，垂直擺就會出現(xiàn)擺動，那么位置也相應(yīng)的發(fā)生改變，這就導(dǎo)致其傳感器上的電壓值發(fā)生改變，通過信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換為電信號[3]。從中可以發(fā)現(xiàn)，儀器的信號輸出，在很大程度上需要依靠放大板將電信號進(jìn)行放大處理。

如圖5，2016年8月20日07時15分，EW向曲線出現(xiàn)零漂問題，導(dǎo)致無法遠(yuǎn)程調(diào)零，只有人工進(jìn)洞檢修。而同期NS向數(shù)據(jù)正常。通過測試發(fā)現(xiàn)，故障源為放大板，將EW向放大板內(nèi)部集成塊進(jìn)行更換，故障得以解除。

5.3 雷擊造成數(shù)據(jù)傳輸控制模塊損壞

雷電最大的危害是導(dǎo)致電壓、電流瞬時的升高，進(jìn)而引起儀器中的各種電子原件被擊穿。為了解決該問題及避免雷害，要認(rèn)真調(diào)查當(dāng)?shù)氐乩怼⒌刭|(zhì)、氣候、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律，對儀器運(yùn)行的環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)查，并建立一些防雷的措施，比如確保儀器接地良好，接入儀器網(wǎng)線安裝不同的光收發(fā)器等，有效的避免雷擊所帶來的影響。

圖5 2016年8月20日、EW向放大板故障。

6 其它故障

6.1 地震

當(dāng)?shù)卣鸺墑e較大時，會導(dǎo)致儀器出現(xiàn)粘擺的問題，進(jìn)而產(chǎn)生了較大的臺階，引起垂直擺無法歸位的現(xiàn)象，這時可以通過調(diào)零的方式解決這類問題，一般情況下，通過調(diào)擺、調(diào)零后，儀器需要通過一段時間運(yùn)行曲線才能恢復(fù)正常。

6.2 網(wǎng)絡(luò)中斷

由于臺站所在阿里地區(qū)供電不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)停電情況，繼而導(dǎo)航UPS不間斷系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電力供應(yīng)中斷后儀器互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址會丟失，當(dāng)電力恢復(fù)后，網(wǎng)絡(luò)都無法正常連接。此時可以建立備用網(wǎng)口的方式，利用雙絞線將專用筆記本與儀器進(jìn)行連接，對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。

6.3 電源

電源突然中斷，會導(dǎo)致信息的缺失，為此需要配備UPS供電的設(shè)施來杜絕這類問題的發(fā)生。在日常巡查工作中，要對UPS電源的狀況進(jìn)行核實(shí)，定期測試其性能，確保其處于正常工作狀態(tài)。其中檢查UPS電瓶的工作狀態(tài)尤為重要，因?yàn)樗鼘儆趹?yīng)急電源系統(tǒng)，UPS不間斷電源出現(xiàn)問題最多的就是蓄電池的能力下降，因?yàn)殚L時間被充電，電解液會慢慢地干涸，這樣一來，電池的壽命也就隨之降低，最后導(dǎo)致失效，造成儀器斷記。

7 結(jié)語

作為一名地震監(jiān)測崗位工作人員，深知科研工作的基礎(chǔ)就是觀測數(shù)據(jù)，保證地震資料的可靠性與連續(xù)性是首要任務(wù)。通過日常工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)儀器故障的防范和排除，對以后地震臺站觀測資料質(zhì)量、連續(xù)性提高有十分重要的意義，尤其今后對西藏其它臺站儀器維護(hù)也有一定的參考價值。