琳琅滿目的地震儀

工欲善其事，必先利其器

地震儀，是地球科學觀測必不可少的設備之一。正是因為地震儀的研製和應用，使得我們對賴以生存的地球有了更加清晰、明確的認識。在科研和生產中，為了滿足不同的需求，地震儀也是各色各樣。地震儀的分類主要與他們測量的地震震動幅度和相應的周期相關。

1. 短周期地震儀：低頻端在0.5～1.0Hz（1-2s）內，高頻端在20及20Hz以上的地震儀。主要用於監測微震活動和遠震P波初至。

2. 長周期地震儀：一般認為固有周期大於20s的地震儀。記錄的長周期地震波，可用於觀測地震面波，研究地殼內部構造和確定地震參數等。其中超長周期的地震儀用於記錄地球的自由振蕩。

地球的自由震蕩

1. 寬頻帶地震儀：低頻端在0.01～0.05Hz（20-100s）內，高頻端在20及20Hz以上的地震儀。寬頻帶地震儀的應用越來越廣泛，通常能夠對全世界範圍內的地殼運動提供更為全面的信息。

2. 甚寬頻帶地震儀：低頻端在0.03～0.01Hz（30-100s）內，高頻端在20及20Hz以上的地震儀，

3. 超寬頻帶地震儀：低頻端小於0.03Hz(30s），高頻端在20及20Hz以上的地震儀。

隨著科技的飛速發展，目前的地震儀大多都是數字地震儀。這裡我們就來介紹一下這些地震科學研究背後的大明星--玲琅滿目的地震儀。

部分地震計的觀測頻帶

Güralp公司（英國）：

全球地震儀器和地震監測系統供應商。

其旗下的地震儀大致如下：

Güralp 3T

Güralp 3T是微型、力反饋地震儀的先驅，是三軸、寬頻帶、弱運動地震儀，可長期提供高質量的監測。根據所需的性能級別和安裝位置，有以下幾種選擇：

3T-360-天文臺級儀器，可在非常安靜的地方進行長時間的監測。

3T-120-用於表面和地下室，可選擇在-55攝氏度下運行和冷啟動測試的極性套管。

3T-120 PH-適合在潮溼環境中永久浸泡的井下觀測。

Güralp 3ESPC

Güralp 3ESPC是一種可攜式、寬頻帶、弱運動三軸寬帶地震儀。

非常適合在中等噪音水平以下區域長時間的臨時或永久安裝。儀器的寬頻帶響應和低自噪聲水平使其適用於所有規模的地震監測：本地、區域和遠程地震。

Güralp40

體積小，堅固耐用，是快速部署的理想選擇。

Güralp40系列三軸寬頻地震儀非常適合在具有挑戰性的環境中快速部署，如火山動蕩或餘震監測。它們也非常適合安裝在環境噪音水平適中的地下室。通過頂部接入連接器，它們也適用於井下或直埋安裝。

Güralp 6

超低功耗、輕量化，可在野外快速部署。

Güralp 6系列是超低功率、輕量化、三軸、寬頻帶地震儀，非常適合於一個人在中等噪音的地點快速安裝，如餘震或火山動蕩監測。

Certimus

Certimus是一款一體式可攜式數位化寬頻帶三軸地震儀，具有最先進的通信能力，能用於直埋、地表和地下室部署。與其他寬帶儀器不同，Certimus可在與水平面成90°角的位置工作，具有120s-100Hz的寬頻率響應。適合偏遠的地區，方便快捷，即插即用部署。

Nanometrics公司(加拿大)：全球地震儀提供商，

為人造地震和天然地震提供監測解決方案和技術設備。

其旗下的地震儀大致如下：

Trillium Compact

Trillium Compact小型的、高度便攜的寬頻帶地震儀，有多種配置，部署簡單，大大減少了現場準備和安裝所需的時間和精力。連續質量數據在部署後幾分鐘內可用，無需進一步幹預。Trillium Compact具有不鏽鋼外殼和防水連接器，可以像Posthole類型一樣，適合井下部署（深度可達300米）。

Trillium Compact Horizon：滿足更廣泛的使用情況，具有防腐蝕鈦外殼，可淺埋10 m深。

Trillium Compact 120s：將寬帶地震儀的卓越性能與堅固檢波器的安裝方便性相結合。120s儀器採用對稱三軸力反饋傳感器設計，觀測頻帶從120s到100Hz。

Trillium Compact 20s：具有對稱三軸力反饋傳感器設計，觀測頻帶從20s到100Hz。20s儀器具有業界領先的10°傾斜公差（即10°內傾斜不影響結果），使部署在各種地麵條件下非常快速和高效。不同的地形可以選擇不同的基腳。

Trillium Compact Horizon

Trillium Compact Horizon：寬帶地震儀，適合淺埋和地下室安裝。保持了Trillium Compact各個方面的性能，同時也是迄今為止生產的最小、最輕的型號。重量只有1公斤多，是直接掩埋Trillium Compact Posthole重量的1/3。其防腐蝕的鈦外殼可以淺埋到10米深。用於全球地震臺網，且與現有的Trillium Horizon電纜兼容。

Trillium Compact Posthole

Trillium Compact PH堅固耐用，可以直接埋在冰架上，重量輕（僅為3.3千克），便於在火山上攜帶，直觀性強，可以在幾分鐘內完成部署。其耐腐蝕、耐刮擦和防碎屑的不鏽鋼外殼、防水接頭以及可完全浸沒在水中，使Trillium Compact PH成為直接掩埋的理想選擇，即使在乾旱、極地或潮溼的環境中也是如此。Trillium Compact PH有兩種變體：120s和20s，都具有超低的功耗，分別在<180mW和195mW。當使用Trillium Compact PH和Centaur數位化採集器聯合使用時，可以通過Centaur 數字界面訪問數字水準氣泡。虛擬調平泡泡有助於在黑暗的洞中輕鬆找平，或者一旦被掩埋，就可以隨時檢查水平度。

Trillium Horizon

Trillium Horizon適用於局部、區域和全球地震研究的地震儀，頻帶範圍從120s到150Hz（或者360s到150Hz），並且自噪聲非常低。適合直接埋葬（10米深）或者室內使用。同樣具有數位化氣泡水準儀，便於井下找平。

Trillium Borehole

Trillium Borehole是適用於局部、區域和全球地震研究的地震儀。頻帶範圍從120s到150Hz，具有可遠程啟動自動調平，以進行高達±5度的校正，便於在深井中。堅固、防水、不鏽鋼外殼確保傳感器免受惡劣環境的影響。490mW的低功耗將現場的電源需求降至最低。

Trillium Posthole

Trillium Posthole 寬頻帶地震儀，專為井下部署而設計。儀器安裝在一個不鏽鋼外殼內，可選擇調平系統，允許儀器在±5度（或±10度）的傾斜範圍內進行自我校正。同樣適用於局部、區域和全球地震研究。頻帶範圍從120s到150Hz。

Geotech Instruments，LLC（美國）：

致力於地面運動監測儀器的開發和生產。

參加全球地震臺網、爆炸監測、月球地震實驗等項目。

其旗下的地震儀大致如下：

KS-54000

KS-54000型是井下、三分量地震儀，設計用於0.003至5Hz頻率的超低噪聲監測，低於頻率高達5Hz的低噪聲模型。KS-54000儀器一直是核爆監測以及全球地震研究的重要組成部分。一般安裝在大約100米深的套管鑽孔中，以最大限度地隔離表面噪音。KS-54000-P的井下地震儀是一種較便宜的型號，用於安裝深度約為10米的位置，而不考慮表面噪聲。

KS-2000M

KS-2000M型

KS-2000M型巖土地震儀是在經過時間考驗的KS-54000型基礎上研製的一種新型寬帶地震儀。它體積小，是可攜式應用的理想選擇。有地面版本和井下版本可使用，還提供短周期版本的KS-2000SP。頻帶範圍120s至50Hz（最高可達100Hz）

KS-1

KS-1

三分量0.003至5赫茲

（可選16赫茲）

KS-1型是一種非常寬頻帶、觀測級的地震計系統。它是KS-54000型鑽孔地震儀的直接衍生產品，其被IRIS在其全球地震臺網中使用。頻帶範圍大約在0.003Hz到5Hz之間（最高可達16Hz）。KS-1使用與KS-54000相同的電子元件，並重新包裝用於地表安裝。

Model S-13/GS-13

Model S-13/GS-13

Model S-13是一種高解析度、優質短周期地震儀，能夠滿足最苛刻的地震研究的噪音和穩定性要求。其固有頻率可調，從0.75Hz到1.1Hz。S-13外部質量鎖、彈簧張力和操作調整都配備有密封件，使儀器能夠浸沒在100英尺的深度下正常工作。S-13的一個主要特點是機械設計，適合非熟練人員使用最少的備件進行現場維修。

北京港震儀器設備有限公司：

從事中國數字地震觀測技術的研發、生產、集成和推廣應用。其旗下的地震儀大致如下：

GL-CS2

三分向一體的電子反饋型短周期地震計。靈敏度高，範圍動態大，採用穩定的短周期機械擺，配置高靈敏度的電磁換能器，並應用了電子反饋技術，觀測頻帶為2s～50Hz。外置了三分向同時開鎖擺的機械裝置，方便用戶在運輸和使用時的開鎖擺。

GL-CS120

三分向小型寬頻帶地震計，輕便（裸機5.5kg）、低功耗、高性能。它由3個沿圓周均勻分布的完全相同的傾斜懸掛擺組成，內置力平衡電子反饋電路、坐標變換電路、控制電路等。頻帶範圍120s~80Hz，易於安裝：通過雙定向指針保證定向精度，上電自動開擺、調零，斷電自動鎖擺。具有自動零位監測功能，長期觀測中當擺錘位置偏出較大時自動調零，保證正常工作。可遠程控制開擺、調零、標定、鎖擺及查詢零點等功能。

GL-CS60

GL-CS60三分向小型寬頻帶地震計，和GL-CS120一樣，頻帶範圍60s~80Hz。

BBVS-60

BBVS-60型地震計是一臺寬頻帶、高靈敏度、大動態範圍的地震計。適合寬頻帶地震觀測。其寬頻帶為：60s～50Hz。採用了三個完全相同的傾斜懸掛的擺，安裝在同一個的水平面上，沿圓周按照120度角均勻分布，相對於採用垂直擺和水平擺構成的三分向一體的地震計具有更好的一致性。具有外部鎖擺螺釘，鎖擺或解鎖無需打開機殼。

BBVS-120

BBVS-120型地震計與BBVS-60型相似，記錄的頻帶範圍為：120s～50Hz。

FSS-3DBH

FSS-3DBH型地震計，從左到右：井蓋、應力解除器、扶正器、引向器定位器、落底式底座、地震計擺芯、封裝桶

FSS-3DBH型地震計是三分向一體的電子反饋型短周期地震計，靈敏度高，動態範圍大，配有密封筒、底座等配件，適合井下地震觀測，最大下井深度可達1000米。觀測頻帶為2s～80Hz，具體抗傾斜能力。

深圳面元智能科技有限公司（DTCC）是一家集研發、生產和銷售為一體的智能震動數據採集設備科技公司，深圳面元是專業的大型高端震動傳感裝備製造商，專注于震動感知技術，為能源礦產勘探、城市淺層地質勘探、地質災害預防監測、工程勘探和環境震動監測等各行業客戶提供震動感知解決方案，幫助人類輕鬆感知複雜世界。

其旗下的地震儀大致如下：

IGU-16HR

IGU-16HR是世界上先進的單分量智能地震傳感器，特別是在地震勘探行業，可以實施大規模、高密度、高性價比的勘探方案。其重量輕（1.1kg ，包含電池和尾椎)，能在惡劣環境下（-40℃ ~ +70℃）連續工作（25天連續工作模式或者50天分段工作模式)。可選頻率10Hz或者5Hz。

IGU-16HR 3C

IGU-16HR 3C是新一代三分量智能地震傳感器，與IGU-16HR類似，其重量輕（2.0kg ，包含電池和尾椎)，能在惡劣環境下（-40℃ ~ +70℃）連續工作（30天連續工作模式或者加大電池包60天分段工作模式)。可選頻率10Hz或者5Hz。

IGU-BD3C-5

IGU-BD3C-5是一款寬頻帶、微功耗的三分量智能地震檢波器。頻帶範圍為0.2Hz ~ 150Hz。因為其高可靠性以及存儲和電源容量的高制定化程度，適合應用主動源地震勘探、長時間天然微動觀測、瞬態面波勘探以及野外流動臺天然地震監測等領域。其同樣可以在惡劣環境下（-40℃ ~ +70℃）連續工作（30天連續工作模式或者加大電池包60天分段工作模式)。

國家地震臺網使用的其他地震儀：

1

其中JCZ-1是分體裝置，由一個垂向和兩個水平向地震計構成，頻帶為20Hz~DC。

JCZ-1T型是JCZ-1型的改進型，是三分量一體機，帶寬為50Hz~DC。JCZ-1T除了帶寬與JCZ-1不同，其它設計基本一致。

2

CTS-1E甚寬頻帶地震計

CTS-1E甚寬頻帶地震計由三個獨立分向傳感器密封在一個耐壓儀器中，有效抑制了大氣壓力及溫度變化對儀器的影響。CTS-1E地震計具有遙控鎖、松擺及調零功能，安裝、操作容易，體積小，頻帶範圍：50Hz~120s。該儀器用於高精度數字地震臺網中，進行大震速報、地震活動性監測、核爆破監測以及特殊地震活動例如水庫地震，火山地震監測。它還可用於地球深部構造，板塊活動性研究等地震、地球物理研究與應用領域，並在工程建設上獲得廣泛應用。

3

STS-2 瑞士 120s-50Hz

STS-2.5寬頻帶地震計在STS-2基礎上改善了大震動信號記錄質量，與全球標準地震計STS-2寬頻帶地震計相同，能夠遠程監控，儀器可滿足溫差變化大的安裝環境下使用。

總的來講，地震儀器都向著高精度、便攜、多功能等方向發展。其外形也越來越堅固耐用，適應各種環境。

海底地震儀OBS（Ocean Bottom Seismometer）

參考來源：

[1]Nanometrics

https://www.nanometrics.ca/products/seismometers

[2]北京港震儀器設備有限公司

http://www.geodevice.cn

[3]guralp

https://www.guralp.com

[4]Smartsolo

http://www.smartsolo.com.cn/index.php

部分圖片來自網絡

美編：萸小斤

校對：張 崧