数字地震仪在精密装置支撑结构微振动分析中的应用

　　在一些大型光学系统(如惯性约束核聚变( ICF)激光装置)中,要求各级光学镜片的漂移必须在规定的范围内,以保证激光束的精确传输,因此各种光学元件支撑结构的稳定性是保证实验成功的关键因素之一。影响光学元件支撑结构稳定性的主要因素是环境振动,包括宽带环境地震波振动、局部振动、环境声振动、风振动等,作者主要讨论环境振动对光学支撑的影响。进行环境振动对光学元件支撑结构的稳定性影响的分析研究,关键在于环境振动输入信号的提取和描述,利用流动式数字式地震仪可以精确地测试环境振动信号并进行相关处理,给出支撑结构的振动输入。本文讨论了采用流动式数字式地震仪测试环境振动的测试系统和数据处理,并应用测试数据进行支撑结构微振动响应分析进行了初步探讨,为精密装置的微振动响应分析和支撑结构设计提供了一种有效的方法。

　　1　实验系统和系统数据处理

　　1. 1　实验系统组成和数据记录

　　流动式数字地震仪由流动地震计、数字地震流动观测仪组成,是数字化地震台网布置时采用的仪器,利用流动式数字地震仪能准确地测得环境背景噪声的振动信号。当台址上没有记录到可识别的地震信号时,用数字地震仪所记录的信号即是环境地动信号。所记录的台址噪声背景信号包含了仪器本身的噪声、环境噪声(例如,气压、气温、风干扰等)以及来自天然(地脉动、极微小地震)或人为来源的地动噪声。对地震观测来说,台址背景噪声是不利的,而在环境振动分析中,有效地测试和分析背景噪声则是非常必要的。

　　测试系统框图如图1所示,主要由地震仪和数据采集器以及数据处理软件组成。

　　地震仪采用了DS-4A短周期反馈式地震仪,该地震仪可以拾取地面微振动信号,用于环境微地动信号的测量,数据采集采用TDE-324C地震数据采集器,采集器为三通道24位的地动数据采集设备,用于将拾震计输出的模拟信号转化成数字信号,并以串行方式输出,以便于进行数据传输和计算机处理,图2为地震数据采集器功能框图。数据处理软件则包括数据实时接收系统、数据处理系统、辅助软件系统3部分,用于采集数据的在线和离线处理。用所述的测试系统对精密光学支撑环境进行了测试,由于白天和晚上的干扰不同,因此,进行了白天和晚上的连续测试,图3所示为数字式地震仪记录的环境地面微振动波形图,图3(a)是测试环境下午16: 00的地面微振动记录波形,图3(b)是测试环境晚上1: 00的地面微振动记录波形。由图可以初步看出,该环境地面振动白天和晚上的变化不大.

　　1. 2　地面运动速度和频谱计算