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  地震地磁观测与研究  2018, Vol. 39 Issue (3): 147-150  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.03.022
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引用本文  

赵希磊, 赵楠, 朱厚林, 等. 洞体应变观测仪器防潮处理[J]. 地震地磁观测与研究, 2018, 39(3): 147-150. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.03.022.
Zhao Xilei, Zhao Nan, Zhu Houlin, et al. Damp-proof treatment of strain observation instrument in cave[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2018, 39(3): 147-150. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.03.022.

基金项目

中国地震局三结合课题(项目编号:CEA-JC/3JH-161204)

作者简介

赵希磊(1985-), 男, 河南濮阳人, 硕士, 工程师, 长期从事仪器运维工作。E-mail:zhaoxilei2008@163.com

文章历史

本文收到日期:2017-05-02
洞体应变观测仪器防潮处理
赵希磊 , 赵楠 , 朱厚林 , 骆佳骥     
中国合肥 230031 安徽省地震局
摘要:分析环境潮湿对洞体应变观测仪器的危害及成因,介绍防潮措施及相关技术,开发新型防潮装置。对泾县地震台伸缩仪实施防潮处理,观测数据明显改善,显示防潮效果显著。
关键词洞体应变仪器    防潮装置    防潮技术    
Damp-proof treatment of strain observation instrument in cave
Zhao Xilei, Zhao Nan, Zhu Houlin, Luo Jiaji     
Anhui Earthquake Agency, Hefei 230031, China
Abstract: In this paper, the harm and causes of environmental humidity to the strain observation instrument in cave is analyzed. The damp-proof measure and related techniques are introduced. A new type of damp-proof device is developed. And the damp-proof treatment of SSY at Jingxian Seismic Station is implemented. The observational data are obviously improved and the effect of damp-proof is obvious.
Key Words: strain observation instrument in cave    damp-proof device    damp-proof technique    
0 引言

长期观测表明,观测山洞环境因素对地震观测数据有重要影响(高昂,2013),其中潮湿是除雷击外影响严重的因素之一。潮湿对裸露在空气中的传感器、观测装置、标定系统和数据传输线路缓慢侵蚀,不仅对观测数据产生干扰,也会造成漏电损坏仪器(张永刚等,2006)。对潮湿因素进行分析并找到问题所在,努力减少或消除此类原因造成的干扰,对保持山洞观测环境稳定,获取准确的地震观测数据和提高观测质量大有裨益。

目前,对洞体应变仪器采取简单的防潮措施,如:干燥剂、聚乙烯摆罩和抽湿机等,但均存在一定缺陷,如:干燥剂需频繁更换,普通摆罩保温效果差,且不能阻止潮气从仪器摆墩底部上升,抽湿机存在噪声干扰。

山洞潮湿主要由山洞内外温差过大造成,特别是夏季,洞口处冷热气流交换剧烈,湿度大。观测山洞长度太短、洞体被覆太薄、洞门保温效果差加剧潮湿环境的形成。在无法改变山洞潮湿环境外因情况下,有必要加强实施观测系统自身防潮措施。

1 环境潮湿危害

在“十五”数字化改造和“十二五”一县一台项目建设完成后,安徽省洞体应变观测仪器配备达29套,潮湿造成的故障次数逐年上升(赵希磊等,2016)。这类仪器摆体均采取密封措施,但在长时间运行中外界潮气慢慢进入摆体内部,造成摆体零部件技术参数(质量、长度、形状等)发生改变,进而影响观测数据质量。尤其是外置的调零部件(电机、齿轮等),更容易因潮湿而出现故障。2016年10月11日,检查发现佛子岭地震台石英水平摆摆体受潮。如图 1所示,摆体内金属框架底部发霉、腐烂,导致仪器严重倾斜,悬垂无法调整到正常工作位置,经厂家判定仪器报废。可见,潮湿不仅影响观测数据质量,也会造成经济损失。

图 1 受潮的石英水平摆摆体 Fig.1 Damp pendulum of SSQ-2

泾县地震台2016年12月31日伸缩仪观测数据图中EW分量出现尖峰突跳,见图 2,其中NS向固体潮清晰平滑,EW向有固体潮轮廓,但尖峰干扰较多,观测噪声偏大。此类尖峰突跳多为电脉冲干扰所致,怀疑由仪器主机或线路漏电所致。现场检查发现,传感器端航空插头受潮,腐蚀严重,存在漏电现象。

图 2 泾县地震台2016年12月31日伸缩仪数据 Fig.2 Data graph of SSY at Jingxian Seismic Station on December 31, 2016
2 防潮措施

在做好观测山洞防气流保温的基础上,分别对仪器摆墩、摆体、线路和主机端进行防潮处理,对观测系统采取全方位防潮措施,确保防潮效果。

2.1 摆墩防潮

浇筑摆墩采用掺杂防水剂的抗渗混凝土,防止潮气从地下及四周渗透至摆墩表面。抗渗混凝土(water-tight concrete)是指通过调整混凝土配合比、外加剂和掺合料或使用特种水泥等提高自身密实性、憎水性和抗渗性,满足抗渗等级大于或等于P6级的混凝土。对于抗渗混凝土来说,耐久性体系中重要的研究内容即为抗渗性。

2.2 摆体防潮

图 1中石英摆摆体腐烂的主要原因是摆体采用不具备防潮、耐腐蚀功能的金属材料,建议仪器生产厂家尽量使用不锈钢材料设计摆体,少用合金等不耐腐蚀的材料。

2.3 线路防潮

线路接头及航空插头尽量采用密封接插件,对无法使用密封接插件的接线盒,可在盒内放置干燥剂包,定期更换干燥剂,防止潮气从线路接头处进入。为减少干燥剂更换对仪器观测数据的影响,尽量选择仪器维修或标定时段进入山洞同时操作。

2.4 主机防潮

正在工作的主机,由于主机内电源电路板在供电状态会散发一定热量,能驱散潮湿气体,故只需在主机外部放置绝缘干燥剂。

2.5 航空插头防潮处理

航空插头尽量采用成品的密封接插件,如需对航空插头进行临时防潮处理,可采用以下方法:使用溶胶枪,将热熔胶填充在航空插头接线处,也可采用703防水凝胶,阻止潮气进入航空头,操作示例见图 3

图 3 航空插头防潮处理示例 Fig.3 Example of damp-proof treatment for aviation plug
2.6 焊接点防潮处理

借鉴地电学科对电极引线与测量线焊接点的防潮处理方法[图 4(a)],对观测山洞内电路焊接点做进一步防潮处理。具体操作步骤如下:套热缩管前,用703防水凝胶覆盖焊接点及线缆外皮裸露处;采用比较长的热缩管,延长潮气进入焊接点的距离;用703胶密封热缩管口,使用热吹风机将热缩管缩紧,压缩管内空气[图 4(b)]。

图 4 电极引线与测量线焊接点防潮处理及电缆焊接点防潮处理实物 Fig.4 Damp-proof diagram of welding point between electrode lead and measuring line and damp-proof treatment of cable welding point
3 防潮效果

采用以上防潮技术,对泾县地震台观测山洞内伸缩仪EW分量进行防潮处理(黄兴伟,2009),处理前后观测数据曲线见图 5。为方便对比观察,对部分超限数据采取上下平移处理,故纵坐标被标注为相对应变量。由图 5可见,处理前观测数据曲线虽然固体潮清晰,但噪声水平较高,干扰较多;防潮处理后观测数据有一个稳定过程,噪声水平下降明显,干扰减少(苏恺之,2005)。分析认为,针对泾县地震台伸缩仪采用的防潮措施,如:洞口防潮门、防水泡沫罩、塑料袋和干燥剂等,对观测环境防潮起到一定作用,但效果不明显,此次防潮处理注重观测系统自身,因而效果较好,可供同行借鉴。

图 5 泾县地震台伸缩仪2017年1月4日至8日EW分量观测曲线 Fig.5 The EW component observation curve of SSY at Jingxian Seismic Station from January 4 to 8, 2017
4 结束语

本文对观测山洞环境潮湿的危害及成因进行了详细分析,应用防潮技术,设计一些防潮装置。泾县地震台伸缩仪防潮处理后,观测数据噪声水平下降明显,表明防潮处理效果显著。今后,要深入开展防潮技术的推广与应用,并对安徽省洞体观测仪器开展巡检和防潮改造,确保观测数据的高质量产出。

参考文献
高昂. 山洞环境对地震观测的影响[J]. 地震地磁观测与研究, 2013, 34(5/6): 200-203.
黄兴伟, 黄志东, 张印爱, 等. 信宜地震台观测窿道改造的防潮保温处理[J]. 科技资讯, 2009, 11061106(6): 104-105.
苏恺之. 地形变连续观测技术基本问题的思考[J]. 大地测量与地球动力学, 2005, 25(1): 131-135.
张永刚, 杨文东, 杨亮. 数字地震仪防潮技术的实验研究[J]. 地震地磁观测与研究, 2006, 27: 79-83. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2006.01.015
赵希磊, 张学应, 龙剑锋, 等. Wave-site软件开发及强震数据分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2016, 37(1): 146-149.