Investigation of Seismometer Calibration and Consistency with Transfer Function
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摘要: 采用超低频振动国家基准装置,以典型地震计3T-120PH为例,开展地震计灵敏度校准工作。将振动校准数据结果与地震计的传递函数结果进行比较分析。当频率较低时(10Hz以下),振动校准结果与传递函数结果一致性非常好,当频率较高时(10Hz以上)二者开始出现分化。由于振动校准方法真实地将振动信号传递给地震计,符合实际使用情况,因此地震计采用振动台校准方法比电标法结果更能反应地震计工作时的真实性。Abstract: This study employs the national standard ultra-low frequency vibration apparatus to conduct sensitivity calibration of seismometers, using the 3T-120PH as a typical example. The vibration calibration data are compared and analyzed against the seismometer's transfer function results. At lower frequencies (below 10 Hz), the vibration calibration results show excellent agreement with the transfer function results. However, at higher frequencies (above 10 Hz), discrepancies begin to emerge between the two methods. The vibration calibration method realistically transmits vibration signals to the seismometer, closely mimicking actual usage conditions. Consequently, the shaker calibration method provides a more accurate representation of the seismometer's performance under real working conditions compared to the electrical calibration method. This study highlights the importance of using appropriate calibration techniques for ensuring the accuracy and reliability of seismometer measurements across different frequency ranges.
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Key words:
- metrology /
- seismometer /
- shaker calibration /
- transfer function
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表 1 3T-120PH地震计传递函数数据
Table 1. Transfer function data of 3T-120PH seismometer
南北方向 东西方向 垂直方向 速度输出(V/m/s) 2×999 2× 1005 2×997 极点(Hz) −5.89×10−3+j5.89×10−3
−5.89×10−3−j5.89×10−3−180 −160 −80 零点(Hz) 0 0 1 Hz下的归一化因子 2304000 表 2 换算后的3T-120PH地震计传递函数数据
Table 2. Converted transfer function data of 3T-120PH seismometer
南北方向 东西方向 垂直方向 速度输出(V/m/s) 2×999 2× 1005 2×997 极点
(rad/s)−0.037+j0.037
−0.037−j0.037−1.131×103 − 1.0053 ×103− 5.0265 ×102零点(rad/s) 0 0 1 Hz下的归一化因子 5.7157 ×108表 3 3T-120PH地震计UD向归一化幅相特性数据
Table 3. Normalized amplitude and phase characteristics data of 3T-120PH seismometer in the vertical direction
频率(Hz) 速度(mm/s) 灵敏度 [mV/(mm/s)] 归一化幅频特性值(dB) 相移(°) 0.00833 1.86 1397.12 −3.13 89.74 0.01 2.01 1619.88 −1.84 74.73 0.02 2.99 1967.49 −0.15 35.21 0.05 4.56 1998.52 −0.02 13.51 0.1 4.56 2000.14 −0.01 6.70 0.2 4.56 2000.78 −0.01 3.30 0.5 4.52 2001.68 0.00 1.17 1* 4.51 2002.79 0.00 0.30 2 4.53 2005.55 0.01 −0.46 5 4.53 2017.15 0.06 −2.13 10 4.57 2032.85 0.13 −5.08 20 4.49 2041.11 0.16 −10.88 30 4.55 2051.84 0.21 −16.38 40 3.01 2064.76 0.26 −21.58 50 2.04 2119.09 0.49 −26.52 60 1.67 2171.66 0.70 −31.76 70 1.37 2300.11 1.20 −37.69 80 1.17 2422.38 1.65 −44.62 *注:由于3T-120PH地震计属于宽频带地震计,故取频率1 Hz为归一化频率。 -
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