临汾中心地震台地磁FHD质子磁力仪运行质量分析

张聪聪，冯建琴，董甲第，李 军，李 艳

(1.山西省地震局临汾中心地震台，山西 临汾 041000；2.山西省地震局，山西 太原 030021；3.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站,山西 太原 030025)

临汾中心地震台地磁FHD质子磁力仪运行质量分析

张聪聪1,3，冯建琴1,3，董甲第1,3，李 军1,3，李 艳2,3

(1.山西省地震局临汾中心地震台，山西 临汾 041000；2.山西省地震局，山西 太原 030021；3.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站,山西 太原 030025)

“十五”数字化正式观测以来，临汾中心地震台积累近8年的地磁观测资料。文章从观测数据的连续率、完整率进行统计，并对观测数据进行趋势变化、空间相关、差值分析。结果表明，观测数据在完整性方面较规范要求偏低，观测背景噪声偏高；观测环境有待改善，以提高观测质量。

地磁观测；背景噪声；数据质量

0 引言

临汾中心地震台承担着晋陕豫地区，尤其是山西南部地区的地震监测任务，现有国家测震、区域测震、质子磁力仪(FHD)、电阻率、大地电场、石英水平摆、垂直摆、短水准等观测手段，涉及测震、形变、磁电三大学科，由临汾监测中心、龙祠地震台、侯马形变台组成。龙祠台位于临汾市西约17 km处临汾盆地西缘，地质构造上处于山西地台西南吕梁复背斜南部的东翼，控制盆地的罗云山断裂从台站附近通过，台基岩性为奥陶系中统下马家沟组灰岩。FHD仪器室位于龙祠台西北方向150 m的山洞中，海拔555 m。

1 临汾台FHD质子磁力仪运行质量分析

1.1 资料的连续率、完整率分析

临汾中心地震台(以下简称临汾台)FHD—2B仪器的观测环境、场地条件较好，周围无明显的干扰源。FHD—2B于2005年3月安装，试运行2年，安装初期，观测数据曲线曾出现毛刺等现象，经厂家调试，恢复正常。2008年1月正式投入观测。考核仪器运行质量的标准通常是连续率和完整率。连续率反应实际产出数据与应产出数据的比值，完整率反应有效数据与应产出数据的比值；前者反应仪器观测系统的稳定性，后者是整个观测系统与观测环境的综合体现[1]。表1为临汾台2008年至2016年FHD数据连续率和完整率统计表。

从统计结果来看，2008年至2012年、2014年至2016年连续率和完整率有下降的趋势，其中2016年均较低，除停测27天外，与仪器本身故障较多也有关。2010年至2016年，观测室一直潮湿，仪器故障率增高，连续率、完整率下降。

表1 2008—2016年临汾台FHD数据连续率、完整率统计表Table 1 Statistics of continuity rate and integrity rate of FHD data from 2008 to 2016

1.2 数据一致性分析

影响FHD仪器观测资料的主要原因有仪器的工作状态是否正常，线圈是否有漂移，是否存在干扰等[2]。根据地磁场时空变化规律一致性与相关性的特点，若选取一个相对稳定的台站作为参考台进行差值分析，通过对比差值变化情况可判断台站仪器的观测数据是否可靠[3]。为此，绘制临汾台与定襄台、大同台的Z、H、D和F分量的差值曲线图(见第26页图1)。由图可见， 2008至2010年曲线平稳，说明临汾台与所对比台站观测数据具有较好的一致性；2011年、2012年、2015年和2016年差值曲线波动较大，说明对比数据一致性较差；2008年至2016年，数据一致性呈逐年变差的趋势。

图1 临汾台与定襄台、大同台的差值曲线图Fig.1 The differences of Linfen station with Dingxiang station and Datong station

1.3 背景噪声分析

多数仪器精度受自然环境的限制[4]。下面通过地磁台网评比标准的噪声指标衡量仪器性能的优良。

从表2临汾台2008—2016年噪声计算结果看出，2008年低于全台网噪声的平均值，之后，每年各分量噪声值都高于全台网噪声平均值，且逐年增大。临汾台2016年月噪声计算结果表明，1至8月较大(地磁台网中心不做计算)，9月仪器故障返厂维修，台站工作人员对线圈防潮罩做防水处理，10月17日更换主机后，10月、11月台站噪声值呈直线下降，恢复到基本接近全台网噪声平均值。分析认为，观测室潮湿引起线圈、主机漏电，是造成噪声大的主要原因。

表2 2008-2016年临汾台F、H、D、Z分量噪声年均值表Table 2 Annual average noise of component F,H,D,Z at Linfen station from 2008 to 2016

1.4 相关性分析

以大同台、定襄台、太原台、昔阳台的资料为参考，用垂直分量日变化相关分析法来检验临汾台2016年1月1日至9月1日的地磁资料(见第27页图2)。从图2看出，与大同台相关性较差，随着与参考台距离的减小，定襄台、太原台、昔阳台相关性较好。

2 结论

临汾台FHD—2B安装初期，运行基本正常，观测环境良好。近几年，由于仪器室潮湿，系统故障率明显增高。经统计，自观测以来，系统平均连续率为98.91%，完整率为97.33%。对2008—2016年观测资料(2012年6月29日至2013年12月27日线圈故障停测)的计算结果表明，观测质量偏低于规范要求。噪声计算结果表明，观测背景噪声总体高于地磁台网平均水平。2008年至2009年的与评比噪声水平测值接近，2010年后逐年增大。

图2 2016年1月至8月临汾台垂直分量相关系数分析图Fig.2 Vertical component correlation coefficient at Linfen station from January to August 2016

2010年，仪器室开始渗水，潮湿问题逐渐严重，造成观测质量差。山洞潮湿使线圈漏电、仪器日常故障增多，出现数采死机，造成连续率、完整率偏低，同时导致仪器噪声增大，地磁数据不可用。

[1] 熊仲华，刘运生.地磁观测技术[M].北京:地震出版社，1997.

[2] 夏 忠，冯志生，稽才建，等.FHD-1型质子磁力仪的改进与完善[J]．地震学刊，2002(2)： 28-31．

[3] 夏 忠,稽才建,冯志生．FHD分量核旋仪观测系统的抗干扰技术[J].地震研究,2005， 28(1) :102-107．

[4] 王 斌，梁雪萍，周 健，等.江苏盐城地震台新台地磁FHD运行质量分析[J].山西地震，2014(2)：8-10.

QualityAnalysisofFHDProtonMagnetometeratLinfenCentralSeismologicalStation

ZHANGCong-cong1,3,FENGJian-qin1,3,DONGJia-di1,3,LIJun1,3,LIYan2,3

(1.LinfenCentralSeismologicalStationofEarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Linfen,Shanxi041000,China;2.EarthquakeAdministrationofShanxiProvince,Taiyuan,Shanxi030021,China;3.StateKeyObservatoryofShanxiRiftSystem,TaiyuanShanxi030025)

Since the “10th Five-Year” digital observation, Linfen Central Seismological Station has accumulated the geomagnetic observation data for nearly 8 years. In this paper, the continuity rate and integrity rate of the observed data are statistically analyzed, and the trend, spatial correlation and difference of the observed data are analyzed. The results show that the integrity of the observation data is lower than the standard, and the background noise is high; The observation environment needs to be improved to improve the observation quality.

Geomagneticobservation; Background noise; Data quality

1000-6265(2017)03-0025-03

2016-11-17

张聪聪(1989— )，男，山西临汾市人。2013年毕业于运城学院，助理工程师。

P315.73

：A