四川地震烈度速报与预警项目.pdf

1.3 测试人员
参加本次测试工作的人员主要包括项目实施单位、中标商及四川省地震局水 库地震研究所低频振动台相关工作人员。详情如下：
测试协调：谌亮 数据采集器实验室测试负责人：谢江涛，成员：廖峰、曾均、何谦； 加速度计振动台测试负责人：余桦，成员：龙承厚、孙泽涛、李兴泉； 台站运行稳定性测试负责人：李兴泉，成员：曾均、何谦、赵德杨； 振动台运行操作负责人：王余伟； 技术支持专家团队：杨晓源、谢剑波、韩进； 中标商技术人员：熊厚、李冬青、金浩、苏柱金。
压 值 (V)
线性 度 max
8
2.1.4 互调失真测试
选用标准信号源输出为双音信号，取频率A为1赫，3V；频率B取1.1赫，2V的正弦波信号，接入数据采集器的输入端，稳定后记录 数据，作谱分析获得频谱图，根据公式（2-11或2-12）读出相应频率所对应的幅值进行记录，计算出互调失真系数和互调失真度。采 样率100 sps.
±20 -83.68 -83.48 -83.66 -83.75 -83.48 -83.58 无高通滤波
2.1.3 线性度测试
测试时数据采集器设置采样率为 100 sps。 将标准信号源的输出连接到数据采集器的信号输入端，调整标准信号源输出 信号幅度，使得数据采集器的输出达到满量程，记录标准信号源的输出幅度（电 压值）x 和被测仪器的输出幅值（counts）y；然后依次减小标准信号源输出信号 为 x 的 80%、40%、20%、10%、8%、4%、2%、1%，记录被测仪器的输出幅值 yi。并将 yi 值转换成电压值。 (1) 计算拟合直线 测量示值 Y 和标准值 X 的线性拟合关系为：
若数据采集器具有不同特性的数字滤波器，如线性相位FIR数字滤波器、最小相位FIR数字滤波器、IIR数字滤波器等，应针对每一 种特性的数字滤波器均进行幅频特性测试。若数据采集器具有高通滤波器，则应针对高通滤波器进行幅频特性测试，即在高通滤波器 截止频率附近增加测试频点。
对于频率低于1Hz（含）的测试数据，截取有效测试数据段的最大值与最小值之差作为正弦信号的峰峰值，转换为有效值（乘以0.707） 后跳入表6.2.8中，并对1Hz进行归一化，归一化值填入表7中；对于频率高于1Hz（含）的测试数据，截取有效测试数据段，按照（2） 在频域分析正弦测试信号幅度的方法计算正弦信号的有效值，将计算结果连同归一化值（对1Hz进行归一化）填入表7中。
y= a + bx ………………………………………………… （2‐3） a = y － b x ………………………………………………… (2‐4)
5
Lxy b = Lxx …………………………………………………… (2‐5)
n
2
Lxx = i1 xi x ……………………………………………(2‐6)
表5 互调失真系数测试结果
测试条件 双音频输入 A：3V 1Hz B：2V 1.1Hz
测试通道 UD EW NS
采样率(50 sps) 0.00124 % 0.00124 % 0.00124 %
采样率(100 sps) 0.00178 % 0.00178 % 0.00178 %
采样率(200 sps) 0.00410 % 0.00410 % 0.00410 %
2
（2）计算公式：
NRMS
N
(Xi X0)2
i1
N 1
NRMS——数据采集器的噪声均方根值（Count 值）； Xi——第 i 个采样值； N——计算 NRMS 的有效采样值总数； X0——N 个采样值的平均值。
项目
采样率 （sps） 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6
表 2 总谐波失真度 THD/dB HG-D6 序列号 95%电压输入采样率 100 sps
量程 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 ±5 -82.11 -81.97 -82.11 -82.18 -82.09 -82.19
备注
无高通滤波
±10 -83 -82.85 -82.97 -83.14 -83.01 -83.06 无高通滤波
计算公式：
互调失真系数= (b5 b5 ')2 (b3 b3 ')2 b2 2 100% (a b1 )
互调失真度= 20 lg (b5 b5 ')2 (b3 b3 ')2 b2 2 (a b1 )
其中：a 对应频谱图中 1 Hz 的幅值，b1 对应 1.1Hz，b2 对应 0.1Hz, b3 对应 0.9Hz, b3’对应 1.2Hz, b5 对应 0.8Hz, b5’对应 1.3H。
表 7 幅频特性测试结果
10
数采型号 产品序列号 测试设备1 测试设备3 测试方法
测试频率
幅值
测试时间 测试地点
测试设备2 测试设备4
通道 1 归一化
幅值
通道 2 归一化
环境温度 环境湿度
幅值
通道 3 归一化
‥‥‥
1Hz
1
‥‥‥
备注
（2）在频域分析正弦测试信号幅度
1
1
检验员 11
在频域处理采样数据，求解被测正弦信号幅度，具有抗干扰能力强，信噪比高的特点。在频域计算测试频点正弦信号的幅值，直 接使用DFT变换公式即可。DFT的定义为：
n
Lxy = i1 xi x yi y ………………………………………(2‐7)
(2) 计算线性偏差值 yi
按 4.5.3.1 选取的 13 个值分别计算线性偏差 yi
yi = yi —（a+b xi ）………………………………………（2‐8） 式中：i =1，2，3，…，13；
一、概述
1.1 测试目的
在中国地震局党组的关怀下，同意国家地震烈度速报与预警工程四川子项目 在我省开展“先行先试”工作，确保项目在 2019 年初步建成并应用。2019 年 5 月 24 日，在法人单位中国地震台网中心认可和支持下获得《关于先行开展国家 地 震 烈 度 速 报 与 预 警 工 程 四 川 子 项 目 专 用 设 备 招 标 采 购 的 复 函》（ 震 台 网 函 〔2019〕181 号）同意，先期自行组织开展项目地震专业设备采购工作。
测试条件
测试通道
表6 互调失真度测试结果
采样率(50sps）
采样率（100sps）
采样率(200sps)
双音频输入 A：3V 1Hz UD
B：2V 1.1Hz
EW
NS
‐98.1dB ‐98.1dB ‐98.1dB
‐95.0 dB ‐95.0 dB ‐95.0 dB
‐87.7 dB ‐87.7 dB ‐87.7 dB
2.1.5 幅频特性测试
（1）连接标准信号源到数据采集器，设置数据采集器的采样率为100sps，调节标准信号源输出信号的幅度为数据采集器满量程的 50%；依次设置标准信号源的输出信号的频率，并保持输出幅度不变，记录数据采集器的采样数据。对于任一测试频点，记录数据的持 续时间不少于30s，并保证至少记录到一个完整的信号周期。测试频点宜选为：0.01Hz、0.02Hz、0.05Hz、0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、1Hz、 2Hz、5Hz、10Hz、20Hz、30Hz、35Hz、39Hz、42Hz、44Hz、46Hz、49Hz，共18个频点。
1.2 测试内容
依据目前四川省地震局既有基础条件与技术力量，同时依据本次测试主要包
含如下内容： 1、 HG‐D6 型数据采集器实验室测试； 2、 JS‐A2 力平衡式加速度计振动台测试； 3、 全套地震专业设备的台站安装运行 1 个自然月的运行稳定性测试。 所有测试工作均在设备通电工作 30 分钟后进行。
表 1 HG-D6 数据采集器零噪声测试结果
零输入噪声 NRMS/µV
量程±5
量程±10
量程±20
50
100
200
50
100
200
50
100
200
3
HG-D6 数采 1-3 通道零噪声输出
HG-D6 数采 4-6 通道零噪声输出
4
2.1.2 总谐波失真度测试
测试正弦信号频率 1Hz，输入幅值为满量程 95%。
N 1
X k x(n)e j2kn / N ……………………………………（A.1） n0
按照以下公式计算测试频点正弦信号的有效值：
ARMS
2 N
X (k) k Nf / f S
……………………………………（A.2）
上述公式中的x(n)为采样序列（计算时必须转换为电压量），N为序列长度，f 为测试频点的频率， fS 为采样率。
1.4 测试时间
测试拟从 2019 年 7 月 18 日至 8 月 20 日，主要分为三个阶段测试： 第一阶段：实验室与振动台测试。 第二阶段：室内加电与功性能测试。 第三阶段：台站实境运行稳定性测试。
二、测试方案
2.1 HG‐D6 型数据采集器实验室测试
2.1.1 零输入噪声测试
（1）测试方法： 设定采集器工作量程，采集器 6 个通道的输入端短路连接，连续记录 1 小 时波形数据，截取其中 10 分钟噪声记录波形处理。
四川地震烈度速报与预警项目 TC19014X1 与 TC190151T 中标地震专业设备
运行稳定性测试方案
为保障国家地震烈度速报与预警工程四川子项目有效推进，依据《国家地震 烈度速报与预警工程四川子项目新改建基本站设备采购与集成服务项目（招标编 号：TC190151T）》和《四川省地震烈度速报与预警工程新建基准站与基本站设备 采购与集成服务项目（招标编号：TC19014X1）》招标文件第五章采购需求 2.3.3 节要求，参照《地震监测专业设备定型目录》，对中标商深圳防灾减灾技术研究 院提供的同泰华光 HG-P001 型智能电源控制器（2 套）、HG-D6 型数据采集器（2 套）、JS-A2 力平衡式加速度计（2 套）、JS-120 宽频带地震计（2 套）进行运行 稳定性测试。
通道 6 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6
0.2
0.4
0.8
1.0
2.0
4.0
8.0
10.
20.
40.
80.
100
表 4 HG-D6 数据采集器采线性度测试输出(V)值
量程±5v
量程±Байду номын сангаас0v
量程±20v
通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6 通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5 通道 6
将标准信号源输出正弦波(5 Hz)加到采集器一个输入通道，其余通道输入端
与信号地短接。设置采样率 200 sps)，采集并记录数据。
yi 集合中绝对值最大的值为 ymax ，则线性度为：
线性度 ymax 量程 …………………………………………（2‐9）
6
表 3 HG-D6 数据采集器采线性度测试输出(counts)值
输入
量程±5v
比例
%
通道 1 通道 2 通道 3 通道 4 通道 5
0.1
量程±10v
量程±20v
安捷伦 33220A 函数发生器输出(失真度≤-80dB)端连接采集器的输入端，调
节信号源输出幅度为采集器满量程的 95%，记录被测采集仪器输出的采样数据。
计算公式：
N
N
THD 10lg Vi2 10lg Vi2
THD ——总谐波失真度；
Vi ——第 i 次谐波幅度；
N ——可分辨的谐波数量。
为保证计算的准确度，避免DFT计算中“频谱泄露”和“栅栏效应”的对计算被测正弦信号幅值的影响，要求采样序列x(n)包含整
数个周期的正弦测试信号，即计算时必须根据采样率和被测信号频率，按照整数周期的要求截取适当的信号长度来计算DFT。
12
归一化值
2.1.5 路际串扰比测试
选择标准信号源输出，幅度为满量程 90%。
在此情况下，依据《国家地震烈度速报与预警工程四川子项目新改建基本站 设备采购与集成服务项目（招标编号：TC190151T）》和《四川省地震烈度速报与 预警工程新建基准站与基本站设备采购与集成服务项目（招标编号：TC19014X1）》 招标文件第五章采购需求 2.3.3 节要求，参照《地震台网专业设备定型检测规程》， 对中标商深圳防灾减灾技术研究院提供的同泰华光 HG‐P001 型智能电源控制器 （2 套）、HG‐D6 型数据采集器（2 套）、JS‐A2 力平衡式加速度计（2 套）、JS‐120 宽频带地震计（2 套）进行运行稳定性测试。