上個(gè)世紀(jì)80年代初，隨著數(shù)字觀測技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字強(qiáng)震儀系統(tǒng)已在我國強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)和流動(dòng)觀測中使用，這類系統(tǒng)配備的加速度計(jì)有:美國Kinem etrics公司生產(chǎn)的FBA - 3型和FBA一13型等;地震局工程力學(xué)研究所研制生產(chǎn)的SLJ一100型。數(shù)字強(qiáng)震儀具有模擬強(qiáng)震儀所無法比擬的許多優(yōu)越性能。所獲取的記錄動(dòng)態(tài)范圍大、頻帶寬、有時(shí)標(biāo)、波形完整不丟頭。但是，數(shù)字強(qiáng)震儀一般都采用力平衡式加速度計(jì)，特別是早期的力平衡式加速度計(jì)頻帶范圍較窄(0至30Hz)這種儀器的記錄應(yīng)該進(jìn)行儀器校正。

    對模擬強(qiáng)震儀系統(tǒng)的儀器高頻誤差校正，美國學(xué)者M(jìn).D Trifuna。等作過研究，我國學(xué)者謝禮立等對電流計(jì)和直接光記錄式加速度計(jì)的模擬強(qiáng)震儀系統(tǒng)也作過研究。近年來，E I Novikova和M D Trifunac對數(shù)字強(qiáng)震儀系統(tǒng)的儀器高頻誤差進(jìn)行過研究。本文通過對力平衡加速度計(jì)的儀器響應(yīng)失真和誤差進(jìn)行分析，提出了一個(gè)校正這類誤差的處理方法(微分一微分方法)，即對未校正記錄做低通濾波(濾波器采用But terworth)后運(yùn)用近似理想微分器做兩次微分得到校正加速度記錄，針對大亞灣核電站地震儀表系統(tǒng)(K IS)給出了儀器校正示例，并編制了相應(yīng)計(jì)算軟件。該方法適用于我國強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)數(shù)字強(qiáng)震儀獲取的加速度記錄的儀器失真校正處理。但是，需要指出的是近些年來美國和我國生產(chǎn)的力平衡加速度計(jì)(如FBA - 23, SLJ一100FBA一T)儀器頻帶范圍通常為0至 80 H a高低頻響應(yīng)特性均優(yōu)于早期的力平衡加速度計(jì)。理論上認(rèn)為不作儀器頻率響應(yīng)失真校正處理就能滿足地震工程感興趣的頻率范圍要求。

1儀器響應(yīng)失真和誤差分析

    對力平衡加速度計(jì)的工作原理不做詳細(xì)介紹，它與其它類型傳感器的差別在于它有一個(gè)電子反饋閉環(huán)，通過反饋閉環(huán)能夠調(diào)整和改變阻尼和自振頻率，能提供比一般的傳感器更寬的有效頻響范圍。但是它和其它儀器一樣，存在著儀器響應(yīng)誤差，即其記錄只能在一定頻段內(nèi)代表所測的振動(dòng)，超出這個(gè)頻段，儀器記錄將有嚴(yán)重失真。對于FBA一3力平衡加速度計(jì)來說，對接近和超過其自振頻率的高頻振動(dòng)分量，儀器記錄將包含很大誤差。

2.儀器校正示例

    利用MS Fortran設(shè)計(jì)語言，我們提出的儀器校正方法編制了計(jì)算程序，并在大亞灣核電站地震儀表系統(tǒng)(KIS)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理軟件中得到了應(yīng)用。

   KIS系統(tǒng)的加速度計(jì)是采用美國Kinemetrics公司生產(chǎn)的FBA - 3型力平衡式加速度計(jì)。由于該系統(tǒng)自建立以來，未曾獲取地震記錄，因此采用人工模擬地震方法，獲取人工模擬地震記錄。圖5是采用我們提出的儀器校正方法對KIS系統(tǒng)的一個(gè)測點(diǎn)的人工模擬地震加速度記錄進(jìn)行儀器失真校正計(jì)算前后人工模擬記錄時(shí)程。a、v、d表示未校正加速度和積分速度、位移時(shí)程，A、V、D表示校正后加速度和積分速度、位移時(shí)程。

    利用本文提出的儀器校正方法，經(jīng)過儀器校正處理的加速度時(shí)程的頻率響應(yīng)范圍得到擴(kuò)展，其頻段為0至5OHz且在此頻段內(nèi)加速度記錄沒有高頻失真現(xiàn)象。因此滿足了地震工程感興趣的頻率范圍要求。該方法適用于我國強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)數(shù)字強(qiáng)震儀獲取的加速度記錄的儀器失真校正處理。但是，需要指出的是，近些年來美國和我國生產(chǎn)的力平衡加速度計(jì)可不作儀器頻率響應(yīng)失真校正處理。