超低频段地震电磁场观测技术研究

摘要

地震电磁学源于地球电磁学,基于地球电磁学的理论基础和方法技术,探索与孕震过程有关的电磁现象以及地球介质的电磁性质的变化规律,为地震预报以及孕震过程的理论研究提供服务。我国在1976年唐山大地震后开始进行地震电磁扰动(又称电磁辐射、电磁波等)现象的观测研究,到目前为止,我国全国范围内建立了大约200个电磁扰动试验观测台站,主要是对0.1Hz~10Hz的电磁场信号进行测量,一般采用背景变化与事件变化相结合的方式获取超低频段地震电磁场扰动变化信息,已经有着30多年的实践和应用研究,在地震监测预测中发挥了一定的作用。
　　本文结合我国地震电磁扰动观测研究的现状与进展,开展一种新的超低频地震电磁场观测方法和观测技术研究。该研究以高采样率数据采集技术为依托,利用宽频带、高精度、高灵敏度的电磁传感器,对地球表面的0.1Hz~几十Hz之内的天然电场和磁场及其随时间变化序列进行同步测量,期望获取较宽频带的电场和磁场在时间域和频率域的变化特征和有关事件信息。
　　电场测量电极是将连接大地和金属测量线路的导电装置,用于传导地表电场强度及其随时间变化信息。我国目前地震电磁扰动测量中以使用不锈钢电极和金属铅电极为主,也有利用井下套管作为电极的测量方式。论文对一种Pb—Pbcl。不极化的原理、实现方法及其主要性能进行了分析和研究,并对其在超低频电场测量应用中的可行性进行讨论。
　　磁感应传感器又称感应式磁传感器,感应式磁传感器中的感应线圈是测量电磁场变化最方便、最简单、最古老的磁接收器,可以探测从极低频到音频段(0.000lHz’10KHz)的微弱磁场,磁感应线圈传感器种类很多,广泛应用在大地电磁法、可控源大地电磁法、可控源电磁法、瞬变电磁法、海洋可控源电磁法等各种电磁技术中。论文着重对提高无源感应式磁传感器的灵敏度等方面做了一定的研究工作。
　　论文对基于高采样率数据采集技术的数值分析、信号处理和信息提取方法开展了一定的研究工作。引入了极差归一化变换法对时间域的事件变化进行分析和提取;对于无源感应式磁传感器的灵敏度参数的非线性变化,利用多次曲线拟合方法,对地磁观测数据的频谱特性进行效验和修正。
　　在十三陵地震台和怀来地震台开展了超低频段地震电磁场观测试验。2012月1日到5月31日期间的观测数据的分析结果发现,四个分量(电南北、电东西、磁南北、磁东西)从4月10号开始在时域和频域均出现了较大变化,该现象可能与5月28日唐山4.8级地震有关。

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第1章 引言

第2章 一种PB-PbC12不极化电极试验研究

第3章 一种感应式磁传感器研究

第4章 超低频地震电磁场观测技术

第5章 观测试验研究

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与参与科研项目