地震预报测试系统

地震预报系统分析

地震预报是对未来破坏性地震发生的时间、地点和震级及地震影响的预测，是根据地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种手段的研究与前兆信息监测所进行的现代减灾科学。下面提出两种地震预报方法：

第一种是紧急地震预报，主要原理是利用地震波P波和S波传递的速度差。原来地震时会同时发生两种地震波：P波和S波。P波也叫纵波，是地震初期微动，震动较小；S波，也叫横波，是主动波，震动大。P波与S波的传递速度不同，P波每秒7公里，S波每秒4公里。地震预报系统就是利用这个传递速度的不同打时间差，在监测到P波后，预测即将到来的S波，抢在S波到达之前向各地发出警报。所以，虽然上面写“紧急地震预报”，严格来讲，它不是事前预报地震的发生，而是在地震确实发生之后，第一时间发出的地震警报，叫“紧急地震速报”。

第二种是测磁式,根据地震前后地磁产生变化预测，地震能量释放前,将有一定强度的地震前兆电磁波产生,这些电磁波高频部分将被地壳低电阻层吸收和反射。而大部分低频波却可以直接透射地壳；反射部分在高电阻层中以波导形式传递到较远的地方，并在基岩露头或断层处逸出地壳表层，进入大气空间。地震电磁脉冲观测系统观测的内容是临震前电磁辐射的强度（能量）和脉冲变化高幅值的组数。系统设定一“门槛电压”，其值选在毫伏级（根据不同干扰背景可调整），当脉冲变化的振幅超过系统所选定的“门槛电压”值时脉冲数进入记录通道，小于“门槛电压”的脉冲被滤掉。因此，所记录的观测值是大于“门槛电压”的脉冲数，而不是系统频带内的全部噪声，大部分背景性干扰已被

屏蔽掉，而电磁辐射的强度（能量）直接进入到记录通道，便于频谱计算和分析。

地震预报测试系统

在地震孕育过程中，地下岩层受压变形破裂， 向外产生电磁波辐射或电磁辐射，这种过程在地震发生之后结束。这种物理现象已在实验中被证实，也被国内外多次地震发生的情况所证实，利用电磁波成功预报地震的例子也有不少。与地震有关的电磁波辐射频率范围很宽，从零点几赫兹至几兆赫兹都有。在地震孕育到发生的过程中， 电磁波频率从低向高，幅度从小到大变化。但是，孕育后期的中、高频、超高频的电磁波辐射容易与其他工业、通讯、新闻等的电磁波信号相重叠，很难从中提取异常成份。相比之下，超低频电磁波的干扰少得多，正常和异常情况容易区别，并且比中、高频的电磁波传播距离更远，容易接收。因此，记录和分析超低频(20Hz以下)的电磁波变化，可以了解地震孕育、发生的变化过程，从而进行地震监测和预报。为此，设计了地震预报测试系统。

一 测试系统工作原理

地震预报测试系统有两路输人接口，可以接两个电磁波探头。按东西、南北方向水平放置，可以接收不同方向的电磁波，便于分析。该系统是一台电磁波脉冲次数数字化记录仪，每隔1小时统计一次结果。工作时，仪器自动不停地接收记录电磁波脉冲信号， 当没有脉冲时(或当脉冲很微弱，低于检测下限时)记录单元的数不改变。当一个脉冲到来

时，先经过放大器对脉冲进行放大，再经过八阶数字滤波器，剔除大于20Hz 频率的信号，对20Hz 以下的脉冲二次放大，并进行模／数(A／D)转换，确定出脉冲的幅度大小，然后根据幅度值的大小、当前的日期时间和探头．在内存贮器相应的记录单元中，脉冲记录次数增加1次。如此循环工作， 以达到按不同的脉冲幅度保存每小时脉冲次数的目的。如果脉冲的幅度分得很细，这虽然有利于日后分析，但其数据量将很庞大，对仪器的设计、造价、数据存贮等不利。因此，该监测仪将幅度值分成4级，即K>0V，K>1．5V，K>3V，K>4．5V。使记录的电磁波脉冲有两个信息量，既有频度的变化量又有幅度的变化量，既有利于分析又降低了成本，并提高了可靠性。判断时可以根据记录到的数据，推算被接收电磁波脉冲信号的强弱变化情况：如果在几个幅度级别中都记录到数据，就表示电磁波的脉冲信号很强、幅度大；如果某个时间记录的次数很多，就表示电磁波信号很多、很密。保存数据采用以小时为统计单位，每小时分别保存两个探头4个级别共8个数据。并把仪器内存放某日某一时间某个探头数据的单元设成是固定的，预先在内存贮器中分配了固定位置。一般情况下，每小时的数据会按时间顺序来逐小时更新，每个月只更新一次。即某个月的数据能够保存到下个月同一时间的数据被更新的时候，所以数据在仪器内可以保存一个月。当没有电或停测时，某单元的数据不被更新，仍维持上一个月的数据。

仪器接通电源后便可以开始工作，通过仪器面板上的按钮，可以显示记录在仪器内的数据，这时可把数据抄写下来。若与近距离的电脑连接，便可以把数据传送到计算机中，配合电磁波管理计算机软件，可以对数据进行查阅、显示图形、打印报表、打印图形等操作， 以及进行进一步的分析处理工作。若再配有电话线和调制解调器，便可以与其他监测

点传递和交换数据，实现数据共享与快速传递；还可以实现在一个监测点对另一个监测点的电脑和仪器进行遥控操作。能够将几个监测点连成监测网络，实现数据快速传递和共享，有利于提高地方地震机构管辖范围内监视地震的能力。

二 测试系统各部分功能和特点

该系统本身是一个集微机接口技术、测量技术、通信技术于一体的产品。除具有放大、滤波、A／D转换、数码显示、键盘输入等功能外，还具有电脑自动化、智能化的功能和性能可靠、操作简便等特点。系统硬件框图如下图所示。

(1)要记录到电磁波脉冲信号就要配制好的探头。探头要有高灵敏度，在0—20Hz有强电感量，能感应出电磁波的变化，抗干扰，易搬动，体积小，有坚固耐用的保护外壳。探头磁芯采用导磁性能强的镀膜合金制成，外面绕两组线圈，一组是工作线圈，另一组是标定线圈。探头外壳长约40cm，直径8cm，由铝型材料加工而成。该探头将0～20Hz的电磁波感应成0—50Ouv电压输出。探头干扰小，使用方便。该探头用于记录时， 已记录过多次有别于正常情况下的脉冲信号和地震前兆异常信息。若能把探头埋予地下则效果会更好。

(2)单片微机控制仪器以单片芯片89C51作为全机控制中心， 在监控程序运作下能自动、连续工作，有效地采集、存贮、显示和抄录数据以及进行数据通信

(3)数据的可靠保存仪器采用E2PROM存贮数据， 能可靠地保存长达一个月的数据序列，并且不会因停电、干扰或搬迁等因素而掉失，从而提高其可靠性。

(4)电磁波信号的放大仪器放大器前级放大8000倍，后级放大lO倍，后