CMG-6TD操作指南

CMG-6TD数字化宽频带地震仪中文操作指南中国科学技术大学地球和空间科学学院蒙城地球物理国家野外科学观测研究站包丰翻译2012年4月25日1仪器简介和快速上手指南CMG-6TD是一款低功耗（采样率100sps时，功率小于0.9W）、设计轻巧（地震计重2.7kg）的数字化三分向宽频带地震仪，其外壳采用坚硬而耐蚀的阳极氧化铝金属材料（图1左）；内设三个地震传感器，通过先进的力平衡反馈电路，可以同时测量南北向、东西向和垂直向对地面运动速度平坦的响应，并具有很宽的频率响应范围（30s-50Hz）。仪器还内设24位数据记录器，并以最大保真度将反映地面运动的模拟信号数字化。一旦外接10-28V电源，仪器就会自动运行，测量地面运动并数字化后，将其输出到用户记录系统，或直接保存于内置的闪存盘中（闪存盘支持的最大容量可达16Gb）。同时，通过特制分线盒将GPS接收器与地震仪相连，从而获得精确的时间标记（图1右）。6TD地震仪采用了坚固耐磨而且密闭防水的设计，其实际操作步骤也很容易，不需要锁摆，即插即用。此外，只要仪器的底板与水平面的倾角不大于3°，就无需进行人工调平和质量块居中操作。当然，为了获取高质量的波形记录，一般必须将传感器布设在坚硬且近水平展布的基岩面或与基岩耦合良好的地面上。图1CMG-6TD地震仪（左）和配件接线方式（右）1.1数据存储和接口类型用户对数据存储器容量的需求取决于仪器的工作时间和波形数据的采样率。6TD地震仪可支持高达16Gb的内置闪存盘用于波形数据的存储。用户可通过如下方式从内置存储器中下载数据：通过传感器上标准RS232串行数据端口；通过IEEE1394（FireWire）火线接口；使用厂家提供的多功能设备箱，通过USB接口将1到5台地震仪同时连接；通过以太网接口在局域网内传输数据。1.2传感器频率响应6TD地震仪的传感器可以提供从最高100Hz到最低1Hz，0.1Hz（10s），0.033Hz（30s）或0.016Hz（60s）的速度平坦型仪器响应。如果用户不需要高频数据，可指定频率（低于100Hz）安装一个低通滤波器。1.3无线网络通讯（Wi-Fi）除以太网端口，6TD地震仪还可以采用802.11b无线网络接口（Wi-Fi）将各个传感器接入局域网，经过配置就可以进行数据通信。对于临时台站的布设，通常可将地震仪埋入浅坑中，只在地表露出天线部分。然后，开启支持无线网络通讯的电脑，运行Scream！软件，配置后将各个台站连接成局域网，其间无需中断正在运行的地震仪，图2为临时台站无线通讯简化示意图。图2临时台站无线局域网通讯示意图对于永久台阵的布设，同样也可以采用无线网络遥测技术，这种需求突出地表现在边远地区或那些不容易进行有线方式连网的特殊地形现场。这时，可以采用定向高增益天线将空间大范围的各个台站与采用全向天线的低功耗CMG-EAM数据通信模块相连搭建局域网，让那些远达500米的地震仪接入网内，并可提高永久台阵各部件连通及数据转发的带宽，图3为永久台站无线通讯简化示意图。对于半永久台阵的布设，可将笔记本电脑配置成临时接入点进行通讯，也可以采用无线EAM搭建局域网的方案。图3永久台阵无线网络布设示意图1.4快速上手指南步骤1检查各配件和线缆，包括：CMG-6TD数字化宽频带地震仪特制分线盒GPS接收器GPS接收器——特制分线盒连接线特制分线盒——电脑连接线特制分线盒——电源连接线传感器标定报告手册12-24V直流电源此外，还需配备一台已安装Windows或Linux操作系统并附带RS232接口的电脑；对于没有自带RS232串行端口的电脑，可用USBTORS232数据转换器来代替。步骤2选择合适的场地安装传感器和GPS接收器传感器安装的要求：安装在地面上，但若能安装在地面以下，效果更佳；尽可能安装在基岩上，不然，也可安装在一块坚硬的花岗岩或混凝土制作的土墩上；保持地震仪周围温度恒定；阻碍地震仪周围的空气对流；远离电力电缆和电气用具。GPS接收器安装的要求：安装在距离传感器15m的范围之内；安装在视野空旷开阔的地带，不宜安装过高，防止雷击。步骤3将各配件通过线缆连接起来，具体步骤可描述为：将棕色线缆一端与GPS接收器相连，另一端连接至特制分线盒中的6针插座；蓝色线缆尾端为9针RS232插头，将其连接到电脑的串行接口上，另一端（首端）连接至特制分线盒中的6针插座；灰色线缆尾端为红黑两色电源线，其中，黑色电源线连接至外接电源的负极接线柱，而红色电源线连接至外接电源的正极接线柱。线缆的另一端（首端）连接至特制分线盒中的10针插座；与特制分线盒相连的线缆尾端为一个10针军用规格的插头，将其连接到传感器的DATA接口上，通常建议将这一步放在最后进行。步骤4电脑开机，启动Scream！软件如果用户首次开启Scream！软件，Setup窗口将自动弹出，也可以通过点击主菜单栏File目录下的Setup选项，查看ComPorts，设置波特率（BaudRate）为19200，点击确定（OK）。之后，实时记录的数据流将出现在主窗口中。步骤5几分钟之后，主窗口左侧信息栏中数据采集器图标的上半部分将由灰色转变为绿色，表示GPS接收器工作状态正常。如果上半部分没能转变成绿色，表示没有接收到GPS信号。此时，可以检查****00数据流记录的历史状态信息以诊断故障原因。如果下半部分显示为红色，表明传感器安装时没有放置水平，此时，应该断开电源，调整传感器位置，使气泡水平器居于正中，再重新连线测试。步骤6选择主窗口显示的数据流，并双击，将打开一个波形查看窗口。这时，可在传感器附近人为产生振动干扰（如踩踏地面），以便查看其输出响应。2开箱验机2.1开箱6TD地震计放置在一个设计巧妙且可以重复使用的设备箱内。用户收到地震仪之后，应该注意检查箱体是否受损，并在干净、安稳的地面开启箱盖。每个设备箱内装有：地震计特制分线盒，可将独立的信号、控制和电源线连接在一起GPS接收器，下部带有一个接线座防水IEEE1394（FireWire）数据线15米长GPS信号线，两端带6针军用规格连接头电源线，其中一端裸露金属丝，而另一端为10针军用规格连接头串行数据线，一端为标准9针D型连接头，另一端为10针军用规格连接头仪器出厂标定和测试报告手册仔细检查所有配件，然后将地震计放在平稳工作台上，进一步查看6TD顶部面板上提供的接口和标记的功能，其中包括：带向北（North）指示箭头的手柄19针军用规格连接座，并通过特制分线盒与数据、电源和GPS信号线相连6针军用规格连接座，与IEEE1394（FireWire）数据线相连6针军用规格连接座，与以太网（Ethernet）信号线相连Wi-Fi接口的连接器气泡水平器3个底脚螺丝，其中两个可旋转，另一个固定2个用于校准方位的指向钉，其中一个为黄铜质，另一个为钢质无线网络（Wi-Fi）天线接口，另外还需配备一个测试用小天线2.2测试单台地震计这一部分介绍如何组装单台6TD地震仪，使其开始正常记录数据。建议用户首先在办公室或实验室工作台上组装仪器，之后通电测试，得到对该设备初步的了解，并逐步熟悉其具有的功能。测试时将使用地震仪出厂默认的配置，并通过Guralp公司提供的Scream！软件接收数据，该软件可以从guralp官方网站下载：用户需要配备一台具有串行通信端口的电脑，并与9针RS232接头相连。另外，还需准备一个12V外接电源。详细测试单台地震计的步骤可描述为：在电脑上安装Scream！软件，并运行。将特制分线盒连接至地震计的19针连接器。将GPS接收器连接到特制分线盒的6针连接座上，并将GPS接收器放置在视野开阔、卫星信号良好的场地。注意：进行测试时，如果没办法将GPS接收器放置在户外场地，那么用户可以暂时不使用GPS接收器，仍然可以正常测试传感器，只不过记录的时间信息可能不太精确。串行数据线一端连接至特制分线盒的6针数据连接座，另一端连接电脑的9针RS232接口。电源线一端连接至特制分线盒的10针电源连接座，另一端连接至10-28V带保险丝的外接电源。此后，地震仪自动运行，并开始生成数据记录。如图4所示，数秒钟之后，将在Scream！主窗口左侧信息栏中Network→Local→Com1下出现数据记录器的图标。不久，在主窗口右侧信息栏也将开始出现各种数据流，其中，高采样率数据流的显示早于低采样率的数据流。图4Scream！显示数据记录器状态图标和数据流这些数据流都通过一组由6字符（一般用来标识各数据流的地震仪编号、分量类型和采样率信息）组成的StreamID来区分。例如，若StreamID为1026Z2，则表明是从地震仪1026输出tap为2的垂直分向数据流。选定数据流，双击后就可以打开一个波形显示窗口来查看仪器的实时记录情况，如图5所示。图5波形显示窗口鼠标右键单击数据流，在弹出面板中选择Startrecording就可以开始记录新的数据。与仪器数据记录相关的配置，可参考主菜单File→Setup对话框的Recording栏。主窗口右侧信息栏中以00结尾的数据流，鼠标右击，从弹出面板中选择View，可检查仪器各部件运行状态的信息，如图6所示。其中，起始状态信息块描述了地震仪的启动信息，包括软件版本号、数据流下载选择和触发记录等信息。之后的状态信息块给出了GPS信号的信息（如可探测卫星的数量、GPS天线所在的位置以及时间同步状态等等），还给出了每一个通道正在使用的传输速率（波特率baudrate）。图6仪器各部件运行状态信息2.3同时测试多台6TD地震计用户可将5个地震计都放置于厂家提供的一个硬聚氨基甲酸酯材质的多功能设备箱内，并使用箱内集成的电源配电盒、USB和1394FireWire数据集线器，通过Scream！软件同时对箱内的所有的传感器进行测试。其中，电源配电盒和数据集线器都位于箱内的前部。出厂时，所有地震计与各配件都已连接完毕，用户开箱后，可以直接测试。旋开箱体前侧面板上的白色防水盖，可以取出外接电源线和USB数据线等线缆。开始测试地震仪，具体步骤为：旋开盖子，取出电源线和USB数据线。将电源线连接至用户的外接电源上，导线和外接电源之间最好安装一个方便的连接器。将USB数据线连接至电脑，自动检测到与内部数字边缘端口（DigiEdgePort）连接的地震计。此时，若提示需要驱动，可通过DigiInternational网站下载，。在电脑中安装Scream！，并运行。数秒之后，Scream！主窗口左侧信息栏Network→Local→Com1中将出现5个数据记录器图标。不久，主窗口右侧信息栏也将开始显示各种数据流。高采样率的数据流将比低采样率的数据流更早显示。选择感兴趣的数据流，然后双击它，就可以打开一个波形显示窗口；也可以从Scream！主窗口右侧信息栏中选定一个数据流并拖到当前波形显示窗口中，添加显示的数据流。除电源配电盒和USB数据集线器之外，箱内还配备一个IEEE1394FireWire集线器，用户可将各地震计连接到该火线集线器中，通过它们来测试数据高速传输。一旦接通地震计，用户可以通过箱体前侧的导线口，用1394FireWire数据线传输数据。将IEEE1394FireWire数据线与1394硬盘连接，接上电源后，可以下载仪器存储的全部数据。注意传输数据时，必须提供足够的时间。例如，若使6TD地震计以1394方式下载数据，将持续10Mb/s的传输速率，所以对于一个存满8Gb容量的地震计需要花费12分钟时间才能结束所有数据的传输。3布设6TD地震仪3.1注意事项虽然6TD地震仪设计得很坚固，但由于非常灵敏，操作不当同样可能损坏仪器。因此，如果你不知道如何布设或操作地震仪，应该联系Guralp客服寻求帮助，并注意：开箱或操作的过程中，不要撞击或摇晃传感器。不要扭折或踩踏数据线（特别是在类似碎石路面的粗糙地表上