DSQ型水管倾斜仪常见故障分析

王辉

摘要：目前我国的地震监测已经进入数字化时代，面对各种数字化设备和新技术的应用，如何保障观测资料连续可靠的产出，对地震台站的同志而言是非常重要的工作，只有保证观测仪器正常运转，才能提供连续可靠的观测资料，在地震分析预测中发挥作用。辽阳地震台DSQ型水管倾斜仪于2000年10月安装并入网观测。仪器运转正常、产出的数据可靠、精度高。在运行期间仪器也出现了一些故障情况，如电源故障、数采故障、前置放大器故障等，造成观测数据出现突跳、台阶、固体潮畸变等异常。通过对这些故障情况的分析，结合多年的工作经验，发现不同的仪器故障部位造成的数据异常情况是不同的，认识到可以依据观测曲线表现形态的不同来判断仪器出现故障的原因，为今后做好仪器维修维护工作提供一些经验。

关键词:水管倾斜仪、故障

1.台址环境

辽阳地震台始建于1975年5月，地形变观测点位于华北地台东部，辽东隆起之太子河凹陷的西段，辽阳与本溪之间莲花旋转构造体系之内，台基为寒武系灰岩，次一级断裂比较发育，周围无明显干扰源。

观测山洞总长度70m，山洞顶覆盖厚度约22m，侧覆盖30m，洞室通道采用3道水泥门和1道塑钢门密封，内部建隔离墙，走廊与观测仪器分开以减少干扰，山洞年温度变化不超过1℃，日变化小于0.03℃，洞内采用氯化钙吸潮，湿度基本在80％-86％之间变化。

2.仪器性能参数

DSQ型水管倾斜仪是武汉地震仪器研究院生产的自动测量地壳倾斜变化的一种精密仪器，适应于地壳倾斜固体潮、地震断层以及火山、大型精密工程垂直位移的连续观测^[1]。仪器分辨率0.0005"，日零漂≤0.005"，标定精度≤1％。辽阳台水管仪EW向基线长度L=18.07m，NS向基线长度L=18.12m。仪器正NS，正EW方向设置，方位角NS：140º EW：80º，方位测定误差小于1°。

3.故障分析

通过对辽阳地震台水管倾斜仪十几年的观测资料分析，发现造成数据异常的原因大致可以分为以下几类：

3.1数据采集仪原因

2006年4月16日处理数据时发现水管仪EW向数据异常，出现突跳与台阶^（图1）。考虑到水管中如有气泡会造成数据突跳与阶变，我们首先检查了水管仪EW向的钵体、玻璃管及连接处，未发现气泡存在；4月19日我们将水管仪EW端输入与NS端输入对调接入数采观测，来检查EW向前置放大器是否正常，发现EW向数据依然存在异常，而NS向数据正常，这就说明数采存在故障，4月20日更换了采集模块后EW向数据恢复正常。

图1 水管仪EW向异常观测数据图

3.2前置放大器故障

2009年10月17日发现水管仪N端出现数据异常，固体潮曲线畸变^（图2），其他各端数据正常。根据异常曲线形态，畸变幅度比较大，且只有N端数据出现异常，首先我们怀疑是数采问题，通过备用数采并行观测发现异常依旧存在，这就排除了数采故障的可能；然后通过量取N端输入电压，发现电压变化很不稳定，上下波动变化频繁，说明前置放大器出现故障可能性很大，10月22日我台更换了N端前置放大器后数据恢复正常。

图2 水管仪N端异常观测数据图

3.3电源故障导致数据异常

2005年1月17日我台发现水管仪各端数据出现突跳与台阶，经过几天观察，异常情况始终存在（^{图3、图4）}。由于各端均出现此情况，且时间上具有同步性，因此基本可以排除水管中存在气泡的可能；考虑到数据采集仪采用各端独立输入的方式，几个采集模块同时出现故障的可能性不大，同样的道理前置放大器的因素也可以排除；因此我们考虑是主机电源的问题，通过量取电压发现UPS电源的机头有故障，输出电压不是很稳定，1月22日更换了新机头后各端观测数据恢复正常。

图３ 水管仪N端异常观测数据图

图４ 水管仪Ｗ端异常观测数据图

3.4钵体漏水

2011年5月10日在查看观测数据时发现，水管仪S端漂移量明显增大，日变幅达225×10^-3"，大大超出前几日平均日变幅64×10^-3"^（图5）。根据曲线情况，首先怀疑仪器漏水，于是仔细的检查了水管仪NS向的玻璃管和乳胶管接触面以及两端钵体和各密封处，结果发现水管仪S端钵体漏水，2011年5月16日，按照操作规程更换了新钵体，重新进行了调试标定，确保仪器工作状态正常。经过几天的稳定期后，观测数据恢复正常。

图5 水管仪S端钵体漏水观测数据图

4.结语：

做好观测仪器的维修维护工作对于地震预报是非常重要的，只有保障仪器正常运转，才能为地震预报提供连续可靠的观测资料。在观测资料的分析中必须考虑到仪器故障对观测数据造成的影响，以及外界干扰等其他因素对观测资料的影响，才能确定是否存在地震活动信息。本文通过对辽阳台水管倾斜仪故障情况的分析，在2013年1月辽阳灯塔M5.1级地震的观测资料分析预测中起到了重要的作用。

参考文献

[1] 中国地震局监测预报司.地形变测量[M].北京.地震出版社.2008.

作者简介：

王辉，男，汉族，1978年1月21日，原籍辽宁省阜新市，2000年7月毕业于防灾技术高等专科学校，大学专科，现在辽阳地震台工作，工程师，主要从事地震监测工作。