测量方法与数据处理
发布网友
发布时间：2022-04-27 06:47
共1个回答
热心网友
时间：2022-06-27 23:35
5.6.2.1 测量方法
常时微动测量，一般可在地表、地下和建筑物中进行，如图5.37所示。在地表或建筑物中测量时，应保证观测环境在一定范围内无特定振动源(如交通和工程振动等)的影响。测点应平坦，以便于安置和调整(调平和对准方向)拾振器。在建筑物中测量时，测点应选在主轴上。地下测量可以和地表测量结合起来进行，当在钻孔中进行时，拾振器可以在基岩面上或建筑物的持力层上。
图5.37常时微动测量方法示意图
测量系统由拾振器、放大器、滤波器、磁带记录器和波形显示器组成。拾振器一般采用固有周期为1s的速度型电磁式拾振器。如果在一个点要测两个水平分量(南北、东西)和垂直分量，就需三台拾振器。而井中拾振器采用圆筒式且带有双分量(水平)或三分量(水平、垂直)换能器的拾振器。在高层建筑物中测量时，需采用长周期拾振器。从拾振器输出的信号，通过放大器放大后输入到记录器，其间还有将速度波形转换为位移波形的积分电路以及转换为加速度波形的微分电路，可根据不同的目的选用。在数据记录器中，记录微动的波形。在交通振动等短周期干扰较大的场合，可通过滤波器压制或消除干扰。在测量时，波形显示器用于监视信息的质量，选择干扰小的波形输入记录器进行记录。
5.6.2.2 数据处理
常时微动资料处理的基本任务是获取微动的振幅及表征场地振动特性的各种周期。处理分析方法主要有两种，一种是周期频度分析，另一种是频谱分析。目前普遍采用频谱分析。
(1)周期频度分析
周期频度分析法是通过计算各种周期成分的波所出现的次数，从而得出波形和周期特性。具体做法是在观测记录中选取质量较好的记录段约2min，按波形正反向变化大致对称划一条零线，波形与零线形成一系列的交点。取相邻两点时差的2倍作为相应波的周期(精度达0.01s)。依次读取进行统计，以周期为横坐标，以不同周期波形出现的次数为纵坐标，即得到各种周期分布的频度曲线.频度最高的周期称作优势周期，记录中周期最大的称作最大周期，用出现于记录波形上波数除以记录长度(时间)所求出的周期称为平均周期。该方法的分析结果可近似代替频谱分析，还可消除一些高频干扰，对于周期小于1s的常时微动，两种方法的处理结果在实际应用中效果相同(图5.38)。
图5.38常时微动的频度曲线与傅氏谱比较
(2)频谱分析
由于常时微动的波实际上是由一系列频率成分所构成的复合波，了解这种复合振动中有哪些频率成分，以及各种频率成分所具有的能量，是极为重要的。对常时微动这样一种随时间作不规则振动的量，通常采用功率谱分析法。
设常时微动为时间的函数，用x(t)表示，则将它变换到频率域的傅氏积分为
环境与工程地球物理
对于常时微动这种持续时间无限，且作不规则振动的量，傅里叶积分是不能直接求得的。需将记录划分为若干段，对各个时间段分别进行傅里叶积分:
环境与工程地球物理
此外，利用x(ω)及其共轭复数x*(ω)还可以求得功率谱P(ω):
环境与工程地球物理
实际中，将明显混入噪音的时间段剔除不用，用各时间段波形的功率谱Pn(ω)的算术平均值表示，即可求得平均功率谱:
环境与工程地球物理
一般取10s为一个时间段，大约作20次左右的叠加，就能得到该观测点的比较稳定的功率谱。功率谱与傅氏谱之间没有本质区别，二者大体上成平方关系，可理解功率谱强调结构物对某些频率成分的波的影响。
