王 鳳，袁志祥，李 晶

（陜西省地震局，陜西 西安 710068）

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)防震減災(zāi)事業(yè)需求的日益增長(zhǎng)，以數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化為基本要求的地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)，推動(dòng)了地震地電學(xué)觀測(cè)技術(shù)的極大發(fā)展［1］，與此同時(shí)對(duì)地震地電學(xué)儀器的監(jiān)測(cè)質(zhì)量提出了更高的要求。

目前陜西省地震前兆監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)架設(shè)有5套電阻率觀測(cè)儀器，其中有2 套屬于“九五”研制的儀器（ZD8B），3套屬于“十五”研制的儀器（ZD8B－I）。如何保證數(shù)字設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以提供連續(xù)、準(zhǔn)確、可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)，是地震監(jiān)測(cè)科技工作者的一項(xiàng)重要工作，也是臺(tái)站觀測(cè)人員面臨的新課題。數(shù)字化地震觀測(cè)儀器科技含量高、功能多［2］、電路復(fù)雜，加之臺(tái)站人員對(duì)“十五”儀器不是很了解，維修難度增大。而儀器正常運(yùn)行是獲得連續(xù)的原始觀測(cè)資料的前提，因此做好儀器維護(hù)工作，確保儀器正常運(yùn)行是地震監(jiān)測(cè)工作中的重要環(huán)節(jié)［3］。本文以ZD8B地電阻率儀器為例，總結(jié)了地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)中各種典型故障的判別和維修經(jīng)驗(yàn)，并提出地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)選方案，建設(shè)一個(gè)初步的診斷系統(tǒng)，為地震預(yù)報(bào)人員使用地電阻率觀測(cè)資料進(jìn)行地震分析預(yù)報(bào)提供必要的參考依據(jù)。

1 地電阻率儀器觀測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)分為3大部分［4］，一是裝置系統(tǒng)，包括電極、外線路、室內(nèi)配線及避雷系統(tǒng)；二是測(cè)量系統(tǒng)，包括測(cè)量?jī)x器，供電設(shè)備及記錄傳輸；三是檢定系統(tǒng)。

圖1 地電阻率儀器觀測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

觀測(cè)裝置是將信號(hào)傳遞或耦合到測(cè)量?jī)x器的設(shè)施，串接在觀測(cè)系統(tǒng)中，它的變化直接影響觀測(cè)結(jié)果。地電阻率裝置系統(tǒng)包括［5］測(cè)線方位和極距，電極，外線路，室內(nèi)配線和線路避雷。測(cè)量系統(tǒng)包括測(cè)量?jī)x器、供電電源和記錄通信設(shè)備。

完成一個(gè)通道的地電阻率測(cè)量過程如圖2 所示：

圖2 地電阻率儀測(cè)量過程示意圖

地電阻率觀測(cè)儀器主要包括供電控制和測(cè)量控制2大系統(tǒng)，如圖3所示：

觀測(cè)裝置穩(wěn)定性檢查原理如圖4所示：

圖3 ZD8B地電儀控制電路原理圖

圖4 ZD8B檢查裝置原理圖

2 地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)常見故障分析

地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)的故障分析步驟為：

（1）根據(jù)觀測(cè)資料分析確定觀測(cè)系統(tǒng)故障的性質(zhì)，首先判斷是裝置系統(tǒng)問題還是測(cè)量系統(tǒng)問題，觀測(cè)分析主要是分析6道曲線的日變化、日變幅度，共用電極的相關(guān)曲線變化形態(tài)等逐步縮小故障的可能范圍，盡量判別出問題在哪一部分，可采取替換法排除。

（2）進(jìn)一步確定故障的位置。例如只有1道曲線變化形態(tài)不正常，就可以確定為是觀測(cè)儀器問題，2道曲線不正常基本上判斷為是外線路極的問題。

（3）熟悉儀器工作原理，電路結(jié)構(gòu)。多動(dòng)腦，少動(dòng)手；先動(dòng)腦，后動(dòng)手。

（4）如果判定為裝置系統(tǒng)問題，可通過排查外線、查看接線頭是否氧化、接觸是否牢靠等，采用相應(yīng)的處理辦法解決。

主要故障現(xiàn)象分析及處理如表1所示：

表1 地電阻率觀測(cè)儀器故障排除步驟一覽表

續(xù)表

3 地電阻率儀觀測(cè)系統(tǒng)故障系統(tǒng)介紹

陜西地電阻率臺(tái)站觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)成瀏覽器界面形式（圖5），主要包括“臺(tái)站介紹”、“儀器簡(jiǎn)介”、“儀器標(biāo)定”、“診斷方法”、“儀器檢查”、“典型故障”6個(gè)一級(jí)菜單。

圖5 地電阻率儀觀測(cè)系統(tǒng)故障診斷主頁面

（1）“臺(tái)站介紹”介紹了各個(gè)臺(tái)站的臺(tái)址情況、布極情況、外線情況和儀器基本情況，便于在臺(tái)站的觀測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)具體故障時(shí)，根據(jù)該臺(tái)站的特點(diǎn)對(duì)故障做出進(jìn)一步判定。

（2）“儀器簡(jiǎn)介”對(duì)當(dāng)前陜西省地電阻率臺(tái)站使用的ZD8B－I地電阻儀的主要特點(diǎn)進(jìn)行了介紹。

（3）“儀器標(biāo)定”介紹ZD8B－I地電儀標(biāo)定的操作方法及注意 事項(xiàng)，主要包括儀器的標(biāo)定和校準(zhǔn)。

（4）“診斷方法”介紹了地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)的形成以及如何診斷儀器故障的所在位置。主要的診斷方法和檢修步驟見文章第2部分。

（5）“儀器檢查”介紹了供電電源和主機(jī)的檢查方法。

（6）“典型故障”主要從4個(gè)方面對(duì)地電觀測(cè)中通常會(huì)遇到的各類故障進(jìn)行分類介紹，以便快速做出正確的故障定位。主要包括：地電儀故障、穩(wěn)流源故障、避雷器故障和外線路故障。穩(wěn)流源故障分析網(wǎng)頁示意圖見圖6。

圖6 穩(wěn)流源儀器故障頁面

4 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

數(shù)字化地震觀測(cè)儀器科技含量高，電路較復(fù)雜［6］，對(duì)于基層地震臺(tái)站人員儀器的維護(hù)檢修是一個(gè)新課題，也是一個(gè)不斷探索、不斷積累經(jīng)驗(yàn)和不斷創(chuàng)新的過程。本文對(duì)陜西省5個(gè)地電阻率臺(tái)站實(shí)際觀測(cè)中出現(xiàn)的各類故障進(jìn)行深入分析，從電極、外線路、觀測(cè)儀器等方面總結(jié)工作中電阻率觀測(cè)系統(tǒng)的各種典型故障及排除方法，包括儀器故障檢測(cè)、外線路和電極故障的排查，提出有效的解決方案。重點(diǎn)對(duì)ZD8B－I地電儀的故障進(jìn)行總結(jié)，提出地電阻率觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的優(yōu)選方案，建設(shè)一個(gè)初步的診斷系統(tǒng)供大家參考。

［1］ 張世中，趙家騮，王燕瓊，等.地電觀測(cè)中的系統(tǒng)誤差消除方法及其在地電儀中的應(yīng)用［J］.西北地震學(xué)報(bào)，2001，23（3）：12－14.

［2］ 曲利，董曉娜，胡旭輝，等.淺談山東“十五”地震前兆儀器的運(yùn)行維護(hù)［J］.華北地震科學(xué)，2012，30（2）：56－59.

［3］ 李菊珍，蘭從欣，魯躍，等.北京數(shù)字化地電阻率干擾識(shí)別與異常分析［J］.防災(zāi)技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004，6（4）：9－14.

［4］ 潘振生，陳向東.阿克蘇中心地震臺(tái)數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)常見故障及處理方法［J］.華北地震科學(xué)，2011，29（3）：61－64.

［5］ 中國(guó)地震局科技監(jiān)測(cè)司.地震電磁觀測(cè)技術(shù)［M］.北京：地震出版社，1995：39.82.

［6］ 蔡莉，王宗平，張周術(shù)，等.地震前兆觀測(cè)儀器的校準(zhǔn)與標(biāo)定辨析［J］.華北地震科學(xué)，2012，30（2）：28－32.