《振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法 第42部分：高精度地震計的重力加速度法校準(zhǔn)GBT 20485.42-2018》詳細(xì)解讀

《振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第42部分：高精度地震計的重力加速度法校準(zhǔn)GB/T20485.42-2018》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3測量的溯源性4當(dāng)?shù)刂亓χ档拇_定4.1使用絕對重力儀的方法4.2使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)和相對重力儀的方法4.3使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)的方法contents目錄5設(shè)備及環(huán)境條件要求5.1校準(zhǔn)環(huán)境5.2基礎(chǔ)與振動環(huán)境(校準(zhǔn)設(shè)備的隔振塊)5.3電壓表5.4可調(diào)低通濾波器5.5供電電源5.6傾斜臺6方法6.1校準(zhǔn)原理contents目錄6.2校準(zhǔn)程序7結(jié)果表述附錄A(規(guī)范性附錄)校準(zhǔn)的測量不確定度表述附錄B(資料性附錄)地震計校準(zhǔn)測量的溯源性參考文獻(xiàn)011范圍123本部分適用于高精度地震計的重力加速度法校準(zhǔn)。規(guī)定了采用重力加速度法對高精度地震計進(jìn)行校準(zhǔn)的方法。適用于校準(zhǔn)具有速度或加速度輸出的高精度地震計。1范圍022規(guī)范性引用文件2規(guī)范性引用文件國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范為了保持與國際接軌，本部分還引用了相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如ISO相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。這些國際標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范提供了全球通用的技術(shù)要求和測試方法，為高精度地震計的校準(zhǔn)提供了國際認(rèn)可的準(zhǔn)則。技術(shù)文件參考在校準(zhǔn)過程中，還參考了相關(guān)技術(shù)文件，如地震計的技術(shù)規(guī)格書、操作手冊等。這些文件提供了關(guān)于地震計性能、使用方法和維護(hù)保養(yǎng)的詳細(xì)信息，對于確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。核心引用標(biāo)準(zhǔn)本部分主要引用了國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，確保校準(zhǔn)方法的準(zhǔn)確性和規(guī)范性。其中包括對振動與沖擊測量的基本術(shù)語、單位和符號的定義，以及對測量不確定度的評估方法，這些都是進(jìn)行高精度地震計校準(zhǔn)的基礎(chǔ)。033測量的溯源性3測量的溯源性重要性溯源性是確保測量準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)，它使得不同時間、不同地點的測量結(jié)果可以進(jìn)行有效比較，從而提高校準(zhǔn)的可信度和一致性。實現(xiàn)方式為了實現(xiàn)溯源性，需要建立完善的測量標(biāo)準(zhǔn)體系，包括國家級測量標(biāo)準(zhǔn)、工作測量標(biāo)準(zhǔn)和傳遞測量標(biāo)準(zhǔn)等。同時，還需要定期對測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對和校準(zhǔn)，確保其量值的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。溯源性定義在振動與沖擊傳感器校準(zhǔn)中，溯源性指的是測量結(jié)果可以通過一條不間斷的比較鏈與國家或國際承認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。030201044當(dāng)?shù)刂亓χ档拇_定使用絕對重力儀的方法絕對重力儀可以直接測量某一點的絕對重力值，這種方法精確度高，但需要專業(yè)的設(shè)備和操作技術(shù)。4當(dāng)?shù)刂亓χ档拇_定使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)和相對重力儀的方法在沒有絕對重力儀的情況下，可以利用已知的重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)點和相對重力儀來測定當(dāng)?shù)氐闹亓χ?。這種方法相對簡便，且具有一定的準(zhǔn)確性。考慮地理位置和高度的影響重力加速度會隨地理位置和高度的變化而變化。因此，在確定當(dāng)?shù)刂亓χ禃r，需要考慮到這些因素，進(jìn)行必要的修正。這樣可以更準(zhǔn)確地得到當(dāng)?shù)氐闹亓χ?，為后續(xù)的地震計校準(zhǔn)提供可靠的參考。054.1使用絕對重力儀的方法使用絕對重力儀可以直接測量校準(zhǔn)點的絕對重力值。這種方法精確度高，通常作為校準(zhǔn)的基準(zhǔn)。重力值測量雖然絕對重力儀的精度高，但其操作相對復(fù)雜，需要專業(yè)人員操作，并且設(shè)備成本和維護(hù)成本都較高。操作簡便性通過絕對重力儀測得的重力值，可以與其他方法測得的值進(jìn)行對比，從而驗證校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，是高精度地震計校準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。校準(zhǔn)準(zhǔn)確性4.1使用絕對重力儀的方法064.2使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)和相對重力儀的方法4.2使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)和相對重力儀的方法在由IGSN-71建立的當(dāng)?shù)刂亓铀俣葏⒖键c上，使用相對重力儀來確定當(dāng)?shù)氐慕^對重力加速度。此方法的一個顯著優(yōu)點是不需要對緯度和海拔進(jìn)行修正。方法概述需使用相對重力儀，其擴(kuò)展不確定度值通常由制造商給出。在選擇設(shè)備時，應(yīng)確保設(shè)備的精度和可靠性，以滿足校準(zhǔn)地震計的要求。設(shè)備要求除了使用相對重力儀外，還可以參考各國的地質(zhì)勘查研究院、氣象研究院、大地測量或地球物理研究院提供的重力加速度測量值。這些機(jī)構(gòu)通常能提供比IGSN-71不確定度更小的測量值，從而進(jìn)一步提高校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。如果條件允許，應(yīng)優(yōu)先考慮使用這些更為精確的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源與準(zhǔn)確性074.3使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)的方法4.3使用重力加速度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)的方法重力加速度法的原理該方法利用地球重力加速度作為已知的、穩(wěn)定的加速度輸入，對高精度地震計進(jìn)行校準(zhǔn)。通過比較地震計的輸出與已知的重力加速度值，可以準(zhǔn)確地評估地震計的精度和性能。校準(zhǔn)步驟首先，將地震計安裝在特定的校準(zhǔn)裝置上，確保其處于水平且穩(wěn)定的狀態(tài)。然后，通過調(diào)整校準(zhǔn)裝置使地震計感受到重力加速度的作用。在此過程中，記錄地震計的輸出數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析。數(shù)據(jù)分析與校準(zhǔn)系數(shù)計算收集到的地震計輸出數(shù)據(jù)將與已知的重力加速度值進(jìn)行比較。通過分析這些數(shù)據(jù)，可以計算出地震計的靈敏度、線性度、重復(fù)性等關(guān)鍵性能參數(shù)。根據(jù)這些參數(shù)，可以進(jìn)一步得出校準(zhǔn)系數(shù)，用于修正地震計的測量誤差，提高其測量精度。085設(shè)備及環(huán)境條件要求5設(shè)備及環(huán)境條件要求校準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行高精度地震計的重力加速度法校準(zhǔn)時，應(yīng)使用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的校準(zhǔn)設(shè)備，包括但不限于高精度重力加速度計、穩(wěn)定的校準(zhǔn)平臺以及必要的數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)。環(huán)境控制校準(zhǔn)環(huán)境應(yīng)保持相對穩(wěn)定，以減少外部干擾對校準(zhǔn)結(jié)果的影響。這包括控制溫度、濕度、氣壓以及電磁干擾等環(huán)境因素在合適的范圍內(nèi)。安全防護(hù)在進(jìn)行校準(zhǔn)時，應(yīng)確保操作人員和設(shè)備的安全。采取必要的安全措施，如使用防護(hù)裝備、確保設(shè)備穩(wěn)定放置等，以防止意外事故的發(fā)生。095.1校準(zhǔn)環(huán)境5.1校準(zhǔn)環(huán)境溫度控制校準(zhǔn)過程中，環(huán)境溫度應(yīng)保持穩(wěn)定，避免由于溫度變化影響校準(zhǔn)精度。一般來說，溫度應(yīng)控制在20-25℃范圍內(nèi)。濕度要求隔離振動與沖擊為避免濕度對校準(zhǔn)結(jié)果的影響，環(huán)境濕度也應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，一般建議在40%-60%之間。為確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性，應(yīng)在校準(zhǔn)過程中采取有效措施隔離外部振動和沖擊，如使用防振臺等設(shè)備。105.2基礎(chǔ)與振動環(huán)境(校準(zhǔn)設(shè)備的隔振塊)隔振塊的作用隔振塊是校準(zhǔn)設(shè)備中的重要組成部分，其主要功能是隔離外部振動干擾，確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性。隔振塊的設(shè)計要求隔振塊需要具備足夠的剛度和穩(wěn)定性，以支撐校準(zhǔn)設(shè)備并保持其位置固定；同時，隔振塊還需要具備良好的隔振性能，以最大程度地減少外部振動對校準(zhǔn)結(jié)果的影響。隔振塊的材料選擇為了保證隔振塊的性能，需要選擇高強(qiáng)度、高剛度的材料，如優(yōu)質(zhì)鋼材或混凝土等。此外，還需要考慮材料的耐腐蝕性、耐磨性和穩(wěn)定性等因素，以確保隔振塊的使用壽命和校準(zhǔn)精度。5.2基礎(chǔ)與振動環(huán)境(校準(zhǔn)設(shè)備的隔振塊)115.3電壓表選擇合適的電壓表應(yīng)根據(jù)校準(zhǔn)的地震計輸出電壓范圍選擇合適的電壓表，確保測量精度和量程滿足要求。電壓表校準(zhǔn)在進(jìn)行校準(zhǔn)前，應(yīng)對電壓表進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其準(zhǔn)確性和可靠性。5.3電壓表125.4可調(diào)低通濾波器5.4可調(diào)低通濾波器功能與作用可調(diào)低通濾波器在地震計校準(zhǔn)中扮演著關(guān)鍵角色。其主要功能是允許低于某一截止頻率的信號通過，而抑制高于該頻率的信號。這在處理地震信號時尤為重要，因為地震信號通常包含多種頻率成分，而校準(zhǔn)過程中往往只需要關(guān)注某一特定頻率范圍內(nèi)的信號。調(diào)整與設(shè)定在校準(zhǔn)過程中，需要根據(jù)校準(zhǔn)需求調(diào)整低通濾波器的截止頻率。這一設(shè)定應(yīng)確保目標(biāo)頻率范圍內(nèi)的信號能夠準(zhǔn)確通過，同時有效濾除高頻噪聲和干擾。正確的設(shè)定能夠提高校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性。性能要求為了滿足高精度地震計的校準(zhǔn)需求，可調(diào)低通濾波器需要具備優(yōu)異的性能。這包括平坦的通帶響應(yīng)、陡峭的過渡帶以及高的阻帶衰減。此外，濾波器的穩(wěn)定性和線性相位響應(yīng)也是確保校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。135.5供電電源01電源要求高精度地震計的校準(zhǔn)過程中，對供電電源有嚴(yán)格要求。電源應(yīng)穩(wěn)定、可靠，并能提供持續(xù)的電流和電壓，以確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。電源類型與規(guī)格通常使用直流電源進(jìn)行供電，電壓和電流規(guī)格需根據(jù)地震計的具體要求來確定。一般來說，電源應(yīng)具備過載保護(hù)、短路保護(hù)等功能，以確保設(shè)備安全。電源對校準(zhǔn)的影響供電電源的穩(wěn)定性對校準(zhǔn)結(jié)果具有直接影響。不穩(wěn)定的電源可能導(dǎo)致校準(zhǔn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，因此在校準(zhǔn)過程中需密切關(guān)注電源狀態(tài)，并及時調(diào)整或更換不合格的電源設(shè)備。5.5供電電源0203145.6傾斜臺5.6傾斜臺定義與作用傾斜臺是一種用于模擬地震計在不同傾斜角度下的工作狀態(tài)的設(shè)備。在校準(zhǔn)過程中，通過調(diào)整傾斜臺的角度，可以觀察地震計在不同傾斜條件下的響應(yīng)，從而確保其測量準(zhǔn)確性和可靠性。01操作要求在進(jìn)行重力加速度法校準(zhǔn)時，需將高精度地震計放置在傾斜臺上，并按照規(guī)定的程序逐步調(diào)整傾斜角度。校準(zhǔn)過程中應(yīng)確保傾斜臺平穩(wěn)、精確地轉(zhuǎn)動，以避免對校準(zhǔn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。02數(shù)據(jù)處理與分析通過記錄地震計在各個傾斜角度下的輸出數(shù)據(jù)，可以繪制出地震計響應(yīng)與傾斜角度之間的關(guān)系曲線。根據(jù)這一曲線，可以對地震計的靈敏度和線性度等性能指標(biāo)進(jìn)行評估，進(jìn)而判斷其是否符合校準(zhǔn)要求。03156方法6方法數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析在校準(zhǔn)過程中，需要詳細(xì)記錄測量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過繪制輸出值與輸入值之間的關(guān)系曲線，可以直觀地了解地震計的線性度和靈敏度。同時，還可以根據(jù)校準(zhǔn)結(jié)果對地震計進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以提高其測量精度和穩(wěn)定性。校準(zhǔn)步驟首先，將地震計安裝在穩(wěn)定的平臺上，并確保其垂直放置；然后，記錄地震計在靜止?fàn)顟B(tài)下的輸出值；接著，將地震計倒置，再次記錄其輸出值；最后，根據(jù)兩次測量的結(jié)果計算靈敏度和線性度。重力加速度法校準(zhǔn)原理該方法利用地球重力加速度作為標(biāo)準(zhǔn)加速度，通過測量地震計在垂直方向上的輸出，來確定其靈敏度和線性度等性能指標(biāo)。這種方法具有準(zhǔn)確度高、操作簡便等優(yōu)點。166.1校準(zhǔn)原理本部分規(guī)定的校準(zhǔn)方法使用當(dāng)?shù)刂亓铀俣茸鳛閰⒖贾?，對地震計的靈敏度進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)。這種方法利用了地球自身的重力場，為校準(zhǔn)提供了一個穩(wěn)定且可靠的參照。重力加速度作為參考值6.1校準(zhǔn)原理該方法適用于具有（或不具有）速度信號輸出的伺服型加速度計，這類加速度計通常帶有質(zhì)量位置輸出，并且屬于帶寬在0.003Hz至100Hz范圍內(nèi)的寬頻類地震計。適用于特定類型地震計校準(zhǔn)方法中的測量溯源性是確保校準(zhǔn)結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過追溯至國家或國際承認(rèn)的計量標(biāo)準(zhǔn)，可以驗證校準(zhǔn)過程中使用的測量設(shè)備和方法的正確性。溯源性176.2校準(zhǔn)程序123準(zhǔn)備階段-選擇合適的校準(zhǔn)場地，確保環(huán)境穩(wěn)定且無干擾。-準(zhǔn)備所需設(shè)備，包括高精度地震計、重力加速度測量設(shè)備等。6.2校準(zhǔn)程序-對地震計進(jìn)行預(yù)熱和穩(wěn)定，以達(dá)到最佳工作狀態(tài)。6.2校準(zhǔn)程序6.2校準(zhǔn)程序-將地震計放置在選定的校準(zhǔn)場地上，并確保其穩(wěn)定。-使用重力加速度測量設(shè)備確定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎怠Ｐ?zhǔn)操作010203-按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的程序，對地震計進(jìn)行靈敏度校準(zhǔn)，記錄校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。6.2校準(zhǔn)程序數(shù)據(jù)處理與分析-分析校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，確保地震計滿足精度要求。-對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計算出地震計的靈敏度。-如果校準(zhǔn)結(jié)果不符合要求，需要進(jìn)行調(diào)整和修正，并重新進(jìn)行校準(zhǔn)。6.2校準(zhǔn)程序187結(jié)果表述在校準(zhǔn)證書中應(yīng)詳細(xì)記錄校準(zhǔn)結(jié)果，包括校準(zhǔn)日期、校準(zhǔn)有效期、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)等信息。校準(zhǔn)結(jié)果校準(zhǔn)證書中應(yīng)給出測量不確定度的評定結(jié)果，以供使用者參考。測量不確定度校準(zhǔn)證書上應(yīng)注明進(jìn)行校準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)名稱、地址、聯(lián)系方式等，確?？勺匪菪?。校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)信息7結(jié)果表述01020319附錄A(規(guī)范性附錄)校準(zhǔn)的測量不確定度表述測量不確定度的定義：測量不確定度是用來表征測量結(jié)果的可靠程度的參數(shù)，它反映了測量結(jié)果的變動范圍，是對測量誤差可能大小的定量說明。校準(zhǔn)的測量不確定度評估方法：為了評估校準(zhǔn)的測量不確定度，需要采用統(tǒng)計方法或其他適用的方法對測量結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。通過對測量數(shù)據(jù)的分布、離散程度等特征進(jìn)行量化描述，可以計算出測量不確定度的具體數(shù)值。這有助于了解測量結(jié)果的可靠性和精度水平，并為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和解釋提供依據(jù)。校準(zhǔn)的測量不確定度來源：在校準(zhǔn)過程中，測量不確定度可能來源于多個方面，包括校準(zhǔn)方法的不完善、測量設(shè)備的精度限制、環(huán)境因素的影響以及測量人員的操作等。這些因素都可能導(dǎo)致測量結(jié)果與真實值之間存在偏差。附錄A(規(guī)范性附錄)校準(zhǔn)的測量不確定度表述20附錄B(資料性附錄)地震計校準(zhǔn)測量的溯源性溯源性定義與重要性-溯源性是指通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結(jié)果或測量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來。附錄B(資料性附錄)地震計校準(zhǔn)測量的溯源性-對于地震計校準(zhǔn)來說，溯源性確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性和可靠性，使得不同地點、不同時間進(jìn)行的校準(zhǔn)結(jié)果可以相互比較和驗證。-通過溯源