地磁臺網秒采樣數據噪聲分析及降低方法

楊福喜

（新疆維吾爾自治區地震局，烏魯木齊 830011）

中國地震局國家地磁臺網共有111 套秒采樣儀器裝備在50 個地磁臺站以及甘肅天祝、四川西昌、重慶三峽3 個磁通門臺陣上，主要包括FHDZ-M15 地磁總場和分量組合觀測系統28 套，GM4/GM3 型磁通門磁力儀觀測系統78 套，FGE 型磁通門磁力儀觀測系統2 套，GSM-19FD 型磁力儀3 套。

1 噪聲評價

（1）噪聲評價的數學方法。計算時段選擇：從臺網挑選出東南西北中各一個臺站，計算各臺H 分量每月3 小時時段的一階差分的均方差，從中選擇對于所有的臺站均方差都最小的5 個3 小時時段，即為該月噪聲計算時段；對于每個時段各個要素的一階差分，統計各個一階差分絕對值的頻度（即各個一階差分值出現次數/總數）；若某個值的頻度大于80%，則該值的2 倍即為該時段該要素的背景噪聲；若沒有頻度大于80%的數據，則將頻度按照從大到小的順序排序，依次求和，求到和大于80%為止。設頻度分別為C1，C2，C3，…… Cn，對應的一階差分絕對值分別為S1，S2，S3，…… Sn，則該要素的噪聲為：

對于以上計算出的各要素的5 個噪聲值，剔除最大值，求平均，即為最后的各要素噪聲SF、SZ、SH和SD。

（2）臺網噪聲水平。將每套儀器各分量噪聲月平均扣分總和小于0.2 的定義為優秀；月平均扣分總和大于0.2 小于0.5 且單分量噪聲扣分小于0.3 定義為合格；對于單分量噪聲月平均扣分超過0.3 或者各分量月平均扣分總和大于0.5 的，依據分析不同的噪聲來源按系統原因、環境因素、儀器因素進行分類統計，得到全臺網秒采樣儀器噪聲水平統計結果。

2 噪聲的主要表現形式

秒數據記錄曲線線條粗；秒數據記錄曲線有明顯的電噪聲；存在固定頻率干擾。

3 影響噪聲水平的主要因素（噪聲的來源）

觀測環境：地磁臺周圍存在比較大的電磁干擾源，例如地鐵、輸變電線路等；不合格的地磁觀測設施，也可能導致噪聲較大。工作環境：儀器工作的記錄室溫、濕度，照明、供電線路等可能會對噪聲造成影響。儀器系統：電源不潔凈、儀器未接地或接地不良會造成記錄數據噪聲過大。傳輸系統：儀器供電線路和傳輸線路因布設不當相互干擾會造成記錄數據噪聲過大。儀器自身因素：GSM-19FD 儀器有可能因儀器本身原因造成噪聲過大。頻譜分析顯示，一些臺站可能因環境因素或儀器系統原因產生固定頻率的干擾；部分傳輸線因沒有屏蔽層易受干擾導致噪聲過大。

4 降低噪聲的主要手段

凈化電源；儀器妥善接地，保證接地電阻小于4Ω；更換數據傳輸線，采用帶屏蔽層的粗芯電纜作傳輸線，屏蔽層接地；切斷記錄室內無關供電線路；降低記錄室濕度；加強記錄室保溫；外在干擾源調查；.避開大區域干擾源觀測。