2、感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范-編寫說明

中華人民共和國國家計量技術(shù)規(guī)范感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范編寫說明歸口單位：全國地震專用計量測試技術(shù)委員會主要起草單位：浙江省地震局上海市地震局江蘇省地震局2024年9月任務(wù)來源、計劃編號等基本情況針對我國數(shù)字地震電磁擾動（過去稱地震電磁波）觀測與預(yù)報工作存在儀器沒有統(tǒng)一技術(shù)要求和觀測信息不全失真不可靠、異常甄別難預(yù)報效能低、不是正式觀測項目和無國家財政支撐的局面，2015-2023年歷時9年，中國地震局監(jiān)測預(yù)報司持續(xù)組織近20人的項目組組，持續(xù)開展了我國地震電磁擾動觀測與分析的標準化建設(shè)工作（以下簡稱“標準化建設(shè)”），通過一系列的室內(nèi)外實驗和驗證以及預(yù)報效能檢驗，分別獲得了地震地電場擾動觀測儀器和地震地磁場擾動觀測儀器各三個標準初稿：《儀器技術(shù)要求》、《室內(nèi)檢測規(guī)程》和《野外長期穩(wěn)定性比測規(guī)程》。這些標準初稿的重要關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)受了監(jiān)測領(lǐng)域的室內(nèi)外實際檢驗驗證、以及預(yù)報領(lǐng)域的地震異常實際檢驗，具有堅實的實驗基礎(chǔ)。2023年8月25日，地震專用電磁擾動觀測儀的進網(wǎng)技術(shù)要求編制獲地震行業(yè)標準立項（中震函[2023]90號），項目名稱：地震觀測儀器進網(wǎng)技術(shù)要求——電磁擾動觀測儀，包括了地震地電場擾動儀和地震地磁場擾動觀測儀。2023年6月25日，地震專用感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀校準規(guī)范編制獲全國地震專用計量測試技術(shù)委員會立項，項目編號：MTC37-2023-03，項目名稱：《感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀校準規(guī)范》。2023年6月25日，地震專用感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范編制獲全國地震專用計量測試技術(shù)委員會立項，項目編號：MTC37-2023-05，項目名稱：《感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范》。此次地震領(lǐng)域國家計量技術(shù)規(guī)范編制是地震電磁擾動監(jiān)測預(yù)報標準化建設(shè)工作的最后一個環(huán)節(jié)，以期將標準化建設(shè)工作獲得的系列標準初稿升格為國家規(guī)范，因此，本次國家規(guī)范編制是以標準化建設(shè)工作的初稿為藍本。二、標準編制的背景、目的和意義（一）編制背景我國從1976年唐山地震后逐漸開展了地震電磁擾動（過去稱為地震電磁波）觀測研究，觀測到許多地震異常，并總結(jié)了許多震例，在一些地震預(yù)報實踐中也取得了比較好的效果。自2000年左右開始，隨著全國地震監(jiān)測儀器數(shù)字化觀測技術(shù)的推進，我國地震電磁擾動觀測儀器也逐漸實現(xiàn)了數(shù)字化，由于采樣率高數(shù)據(jù)量大，為節(jié)約數(shù)據(jù)傳輸成本，各儀器數(shù)據(jù)都采用累加、均值、變化幅度和脈沖計數(shù)等算法進行了積分或刪減，以達到縮小數(shù)據(jù)量方便低成本傳輸?shù)哪康摹ｋS著地震電磁擾動數(shù)字化觀測技術(shù)的推進，我國數(shù)字化地震電磁擾動觀測儀器觀測站點也逐漸增多，一些地區(qū)甚至可以組網(wǎng)開展異常的時空特征分析，據(jù)統(tǒng)計，到2014年左右，我國數(shù)字地震電磁擾動觀測站點達200多個。但是，自2000年左右開始，震前發(fā)現(xiàn)和提出的地震電磁擾動異常數(shù)量逐漸下降，異常的可靠性也常常無法確定。為此，中國地震局監(jiān)測預(yù)報司于2014年9月，組織中國地震局電磁分析預(yù)報技術(shù)管理組馮志生研究員等，對我國數(shù)字地震電磁擾動觀測與分析預(yù)報工作開展調(diào)研。調(diào)研工作包括：地震電磁擾動異常信號產(chǎn)生和傳播機理、國內(nèi)外儀器現(xiàn)狀、異常分析提取方法、地震預(yù)報效能調(diào)研。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，全國建立了大約200多個地震電磁擾動觀測臺站，觀測頻段主要為0.01～20Hz，采用感應(yīng)式磁力儀觀測磁場信號，采用埋地電極方式觀測電場信號，采用數(shù)字記錄方式記錄觀測數(shù)據(jù)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)的一些問題與以往調(diào)查有類似，主要關(guān)鍵問題有4條：（1）觀測分量不齊全，無法完整描述觀測信息。地電場擾動儀只觀測二個水平分量，地磁場擾動儀一般也僅觀測二個水平分量或垂直分量磁場，只有極少數(shù)同時觀測磁場的三個分量。由于該頻段電磁信號為近場區(qū)信號，基于電磁場理論需要三個分量才能描述磁場的完整信息。因此，我國地震電磁擾動觀測面臨分量不齊全，觀測信息殘缺的局面。（2）沒有頻響曲線，觀測信號失真。幾乎所有觀測儀器都沒有頻響曲線，也沒有現(xiàn)場標定裝置，或有標定裝置但未使用或不可用。由于未使用頻響曲線對觀測數(shù)據(jù)進行校正，加之各儀器觀測頻段不統(tǒng)一，導(dǎo)致儀器之間的觀測數(shù)據(jù)不具有可比性。由于未進行現(xiàn)場標定，甚至同一廠家同一型號儀器觀測結(jié)果都不具有可比性，造成觀測信號失真，進而導(dǎo)致儀器性能長期穩(wěn)定性無法評估。（3）高采樣數(shù)據(jù)被“積分”或“刪減”，地震前兆信息丟失嚴重。100Hz或50Hz等高采樣數(shù)據(jù)被采用累積、均值、變化幅度和脈沖頻次等算法“積分”或“刪減”為分鐘值，高頻成分的磁場擾動現(xiàn)象無法被記錄，導(dǎo)致嚴重的地震前兆信息丟失。加之各生產(chǎn)商“積分”或“刪減”采樣算法不統(tǒng)一，使得不同廠家儀器的觀測結(jié)果不具有可比性。（4）觀測資料的差異化和殘缺不全，為地震電磁異常信號的甄別帶來了巨大的困難，嚴重降低了預(yù)報效能。地震電磁信號的產(chǎn)生和傳播有其嚴謹?shù)睦碚摶A(chǔ)，如果觀測信號具備一致性且分量齊全，分析人員可以基于電磁場理論，獲得信號產(chǎn)生的位置和傳播特征，從而甄別出地震電磁信號。但是，由于我國地震電磁擾動觀測資料失真且信息不全，研究人員無法確定其發(fā)生位置和傳播特征，進而無法甄別出地震電磁信號，更無法說清楚異常與地震之間的確切關(guān)系。事實上，我國地震電磁擾動觀測一直沒有儀器進網(wǎng)技術(shù)標準，一直沒有納入正式的地震前兆觀測項目，無國家財政撥款，現(xiàn)有觀測項目的建設(shè)和運維都是來自地方財政。這也是地震電磁擾動觀測現(xiàn)狀的形成原因。（二）編制的目的和意義鑒于我國數(shù)字地震電磁擾動觀測與分析預(yù)報存在的上述問題，我國急需要一套有預(yù)報效能的、國家級別的數(shù)字地震電磁擾動觀測儀器技術(shù)標準，以保證儀器性能要求統(tǒng)一、長期穩(wěn)定可靠，從而確保分析人員可以獲得穩(wěn)定可靠的觀測資料，基于電磁信號產(chǎn)生傳播理論開展地震異常提取甄別和地震預(yù)報工作，并將其納入正式觀測項目，獲得穩(wěn)定的國家財政支持。為此，2015年初，中國地震局監(jiān)測預(yù)報司對我國地震電磁擾動監(jiān)測預(yù)報工作提出了標準化建設(shè)的工作目標，并組織中國地震局電磁分析預(yù)報技術(shù)管理組馮志生研究員等組成項目組開展實施工作，項目組依據(jù)中國地震局監(jiān)測預(yù)報司提出的標準化建設(shè)工作目標，制定了標準化改進方案并得到監(jiān)測預(yù)報司批準。2015-2023年歷時9年，項目組通過改進方案實施，分別獲得了地震地電場擾動觀測儀和地震地磁場觀測儀的三個標準初稿：《儀器技術(shù)要求》、《室內(nèi)檢測規(guī)程》和《野外長期穩(wěn)定性比測規(guī)程》。這些標準初稿的重要關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)受了室內(nèi)測試和野外長期穩(wěn)定性比測和驗證臺陣的檢驗以及地震預(yù)報效能實際檢驗，具有堅實的實驗基礎(chǔ)。本項目是地震電磁擾動監(jiān)測預(yù)報標準化建設(shè)工作的最后一個環(huán)節(jié)，旨在將這些標準項目初稿升格為國家行業(yè)標準，這些標準初稿為次行業(yè)標準編制的藍本。三、規(guī)范編制參與單位感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范的制定歷時時間長，參加單位人員多，主要起草單位有浙江省地震局、上海市地震局、四川省地震局，主要參加單位有云南省地震局和江蘇省地震局。四、主要工作過程（一）廣泛調(diào)研發(fā)現(xiàn)問題、提出標準化建設(shè)的工作目標、制定改進方案1、調(diào)研發(fā)現(xiàn)問題中國地震局監(jiān)測預(yù)報司于2014年9月，組織中國地震局電磁分析預(yù)報技術(shù)管理組馮志生研究員等，對我國數(shù)字地震電磁擾動觀測與分析預(yù)報工作開展調(diào)研。調(diào)研的具體情況和結(jié)論見本說明的《編制背景》部分。2、提出標準化建設(shè)的工作目標針對調(diào)研發(fā)現(xiàn)的問題，2015年初，中國地震局監(jiān)測預(yù)報司對我國地震電磁擾動觀測與預(yù)報工作提出了標準化工作目標：制定統(tǒng)一的儀器技術(shù)要求，遴選一批符合室內(nèi)檢測要求的儀器，在川滇實驗場開展野外對比觀測試驗，評估不同供應(yīng)商儀器性能，驗證評估儀器的地震異常變化信息提取能力，評估該觀測項目進入地震前兆觀測網(wǎng)的可能性。3、制定標準化工作的改進方案（四個步驟）隨后，中國地震局監(jiān)測預(yù)報司組織中國地震局電磁分析預(yù)報技術(shù)管理組馮志生研究員等組成項目組，對我國數(shù)字地震電磁擾動的觀測與分析預(yù)報開展標準化建設(shè)工作。項目組依據(jù)中國地震局監(jiān)測預(yù)報司提出的標準化建設(shè)工作目標，制定了標準化建設(shè)工作的工作（改進）方案，并于2015年3月20日得到監(jiān)測預(yù)報司批準，改進方案主要包括四個步驟：（1）編制儀器技術(shù)要求，統(tǒng)一儀器技術(shù)標準，邀請系統(tǒng)內(nèi)外儀器供應(yīng)商按統(tǒng)一技術(shù)標準改進儀器；（2）編制室內(nèi)測試大綱，對改進儀器開展第三方室內(nèi)測試；（3）建設(shè)野外比測觀測場地，制定野外比測評估大綱，對通過室內(nèi)檢測儀器開展野外長期同步對比觀測評估；（4）采用通過野外比測評估的儀器，在川滇地區(qū)建設(shè)試驗臺陣，進一步驗證儀器性能長期穩(wěn)定性，以及地震短臨異常觀測能力。項目組隨后依據(jù)改進方案開展了以下一系列工作。（二）改進方案四個步驟的實施1、編制儀器《技術(shù)要求》，統(tǒng)一儀器技術(shù)標準，改進儀器。項目組依據(jù)改進方案首先完成了地電場擾動儀器和地磁場擾動儀器的《技術(shù)要求》及其說明的編制，經(jīng)專家論證后于2015年4月23日對外發(fā)布，其后邀請系統(tǒng)內(nèi)外儀器供應(yīng)商據(jù)此開展儀器研制或改進。編制的儀器《技術(shù)要求》主要特點有：一是觀測頻段統(tǒng)一為20Hz-100秒，以便不同儀器觀測資料之間的對比；二是必須三分量觀測，以便完整描述觀測量；三是統(tǒng)一采樣頻率為100Hz，以保證全波形采樣；四是必須有自檢信號，以便運行時隨時檢測儀器性能狀態(tài)，保證儀器性能的長期穩(wěn)定性。2、編制《室內(nèi)測試大綱》，對改進儀器開展第三方室內(nèi)測試，驗證儀器《技術(shù)要求》及其《室內(nèi)測試大綱》的可行性。項目組依據(jù)改進方案于2015年11月16日完成《室內(nèi)測試大綱》編制和專家論證并對外發(fā)布。項目組委托中國科學院電子學研究所下屬的電磁輻射與探測技術(shù)重點實驗室為第三方測試單位，于2016年4月-2017年6月陸續(xù)完成對6個單位的電磁擾動儀器室內(nèi)測試，其中：中船重工722所、鄭州晶微公司、中科院電子所和江蘇地震局的地磁場擾動儀通過室內(nèi)測試，中船重工722所、鄭州晶微公司、中科院電子所和中國地震局地殼所地電場擾動儀通過室內(nèi)測試。此項工作的完成，初步驗證了儀器《技術(shù)要求》及其《室內(nèi)測試大綱》的可行性。3、制定《長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》，建設(shè)野外比測場地，對儀器開展野外長期同步對比觀測評估，驗證《長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》的可行性，進一步驗證《儀器技術(shù)要求》的可行性。本部分工作是在川滇國家地震監(jiān)測預(yù)報實驗場項目《三分量全波形采樣地震電磁擾動觀測技術(shù)驗證研究》（2016CESE0102）支撐下完成。完成時間：2016年01月－2017年12月。主要包括：（1）在川滇試驗場建設(shè)了2個地震電磁擾動儀野外對比觀測場地，分別為四川崇州地震臺和云南洱源地震臺。每個場地可供4臺電場擾動儀和4臺磁場擾動儀同步觀測。（2）調(diào)研了系統(tǒng)內(nèi)過往儀器野外比測評估經(jīng)驗和不足，調(diào)研了比測評估的理論方法，編制并經(jīng)多次專家咨詢論證通過，獲得《地電場擾動儀長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》《地磁場擾動儀的長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》。（3）選擇了4家儀器供應(yīng)商，每個供應(yīng)商分別提供2臺電場擾動儀和2臺磁場擾動儀在同一場地開展為期6個月以上的同步對比觀測（同一供應(yīng)商儀器相互之間比測）。2個場地各有4臺地電場擾動儀器和4臺地磁場擾動儀器，共計16臺儀器開展了比測。比測期間，儀器每月1日和16日凌晨自檢一次，自檢數(shù)據(jù)長期穩(wěn)定性參加評估。經(jīng)過評估和論證，一個供應(yīng)商的磁場擾動儀和三個供應(yīng)商的電場擾動儀通過比測評估。通過以上工作，驗證了《長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》的可行性，也進一步驗證了儀器《技術(shù)要求》和《室內(nèi)測試大綱》的可行性。4、完善儀器《技術(shù)要求》、《室內(nèi)測試大綱》和《長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》，建設(shè)試驗臺陣，進一步驗證儀器性能長期穩(wěn)定性和地震短臨異常觀測能力。本部分的主要工作是采用通過野外對比觀測評估的儀器，在川滇地區(qū)建設(shè)由9個站點組成的驗證臺陣，進一步驗證該儀器性能長期穩(wěn)定性，以及地震短臨異常觀測能力。計劃完成時間：2018年01月－2020年12月，實際完成時間2022年10月。主要包括：（1）根據(jù)前期野外對比觀測評估工作，2018年6-7月完成了《儀器技術(shù)要求》和《室內(nèi)檢測大綱》以及《野外比測評估大綱》的修訂完善工作及組織專家論證工作。（2）2018年11月，按完善《儀器技術(shù)要求》發(fā)布了驗證臺陣9個站點儀器的采購標書。并規(guī)定按《野外比測評估大綱》考核不通過將退貨罰款。（3）2019年6月，按完善后的《室內(nèi)檢測大綱》對儀器進行進場驗收。（4）2019年11月，按完善后的《野外比測評估大綱》對儀器進行試運行考核驗收。主要方法是將儀器三個探頭置于同一水平方向連續(xù)比測3個月，比測評估滿足《野外比測評估大綱》要求后，儀器運行考核通過，否則退貨罰款。（5）2022年10月22日，驗證臺陣通過了中國地震局監(jiān)測預(yù)報司組織的驗收。臺陣驗收意見認為，臺陣采用儀器性能長期穩(wěn)定，符合完善的《技術(shù)要求》和《室內(nèi)外檢測大綱》，臺陣具有地震短臨異常觀測能力。驗證臺陣通過驗收，表明完善后的《儀器技術(shù)要求》和《室內(nèi)檢測大綱》以及《野外比測評估大綱》經(jīng)受住了實際觀測檢驗。（三）組織專家對系列標準初稿做最后論證2019年底，依據(jù)驗證臺陣建設(shè)經(jīng)驗，完成了儀器《技術(shù)要求》、《室內(nèi)測試大綱》和《長期穩(wěn)定性野外比測評估大綱》的修訂完善和專家論證，分別形成了低頻地電場擾動觀測儀和感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀的《技術(shù)要求》、《實驗室檢測規(guī)程》和《長期穩(wěn)定性野外比測規(guī)程》的初稿。（四）組織專家評估地震短臨異常觀測能力本部分主要通過調(diào)研地震地磁擾動預(yù)測方法，編制軟件，采用臺陣觀測數(shù)據(jù)，遴選地震預(yù)測方法，驗證臺陣地震短臨異常觀測能力。本部分工作是整個標準化建設(shè)工作的后期，是中國地震局監(jiān)測預(yù)報司依據(jù)中國地震局2017年監(jiān)測預(yù)報業(yè)務(wù)標準化建設(shè)工作的新要求提出的，也是整個標準化建設(shè)工作終中最艱難的工作。需要基于驗證臺陣觀測資料，采用符合電磁信號產(chǎn)生與傳播理論的異常分析甄別方法，提取地震前兆異常，并通過預(yù)報效能檢驗——表明高于隨機預(yù)報！本部分工作也是項目編制的系列標準初稿能否升格為行業(yè)標準的基礎(chǔ)。如果不能通過預(yù)報效能檢驗，那么項目編制的系列標準將失去意義。2023年8月14日，基于驗證臺陣觀測資料，采用改進的地震預(yù)測方法——基于脈沖幅度的地磁垂直強度極化法通過了中國地震局地震預(yù)測研究所組織的清單測試審查，該方法通過了清單測試審查，意味著驗證臺陣觀測資料滿足了納入日常震情跟蹤的管理方面的基本要求，也意味著臺陣具有觀測地震異常的能力，項目編制的系列標準初稿具備升格為行業(yè)標準的基礎(chǔ)。五、規(guī)范的對象和范圍《感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀比測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀的野外比測條件、比測項目、比測方法和比測證書（報告）。適用于感應(yīng)式低頻地磁場擾動觀測儀的設(shè)計、生產(chǎn)、入網(wǎng)、使用、維護和質(zhì)量監(jiān)督。六、規(guī)范編制原則初稿的重要關(guān)鍵參數(shù)經(jīng)受了前期歷時9年的標準化過程的室內(nèi)測試和野外觀測和地震預(yù)報效能實際檢驗，具有堅實的實驗基礎(chǔ)。因此，本次規(guī)范編制的原則是以標準化建設(shè)工作的初稿為藍本。七、確定標準主要技術(shù)內(nèi)容的依據(jù)和過程1、譜比比測原理二臺儀器A和儀器B同場地的同步觀測數(shù)據(jù)來自同一有效信號xt。如不考慮儀器噪聲，在頻率域內(nèi)，儀器觀測數(shù)據(jù)yt的頻譜Yf、儀器頻率響應(yīng)Rspf和有效信號xt的頻譜XYY式中：YAf—比測YBf—比測RspAf—比測RspBf—比測Xf—有效信號xt二臺儀器觀測數(shù)據(jù)頻譜的比：Y由上式可知，二臺儀器觀測數(shù)據(jù)頻譜的比等于頻率響應(yīng)的比。因此，可以使用觀測數(shù)據(jù)的頻譜比獲得當期儀器的頻率響應(yīng)比，從而對頻率響應(yīng)進行評估。在計算譜比之前，首先需對觀測數(shù)據(jù)的頻譜進行頻率響應(yīng)校正，然后再計算譜比。觀測信號經(jīng)頻率響應(yīng)校正后的頻譜為：XX式中：XAf—頻率響應(yīng)校正后比測XBf—頻率響應(yīng)校正后比測RspA0(f)—比測儀器RspB0(f)—比測儀器B由于儀器頻率響應(yīng)是長期穩(wěn)定的，可知RspAf=頻率響應(yīng)校正后的譜比可表示為：G式中：Gf—從上式可知，二臺儀器間譜比的理論值為1。因此，通過評估譜比值相對理論值1的偏離程度即可評估儀器頻率響應(yīng)長期穩(wěn)定性。如果二臺儀器的頻率響應(yīng)是長期穩(wěn)定的，其觀測數(shù)據(jù)的譜比也應(yīng)長期穩(wěn)定在理論值1附近；反之，如果譜比偏離理論值1，則代表二臺儀器或其中之一的頻率響應(yīng)穩(wěn)定性出現(xiàn)問題。將同步對比觀測期間的觀測數(shù)據(jù)分為N段，逐段進行譜比計算，則儀器A與儀器B同步觀測數(shù)據(jù)在頻點f的譜比共有N個值G式中：n—計算序號。N—觀測數(shù)據(jù)的總段數(shù)，亦即譜比計算總次數(shù)。在實際計算過程中，通常將有效頻帶分為100s-5s、0.2Hz-5Hz、5Hz-10Hz、10Hz-15Hz、15Hz-20Hz共5個子頻帶，然后針對每個子頻帶的幅值譜、實部譜或虛部譜分別計算譜比，共獲得45N個計算結(jié)果。2、譜相關(guān)比測原理二臺儀器頻率響應(yīng)校正后的頻譜分別為XX如果儀器頻率響應(yīng)是穩(wěn)定的且沒有噪聲，即RspAf=RspA0X因此校正后的頻譜XAf和XBf為同一觀測信號設(shè)X‘f為觀測信號的幅值譜、實部譜或虛部譜，儀器A與儀器B同步觀測數(shù)據(jù)在頻率區(qū)間f1R式中：XA'—比測XB'—比測儀器將同步對比觀測期間的觀測數(shù)據(jù)分為N段，逐段進行譜相關(guān)計算，則儀器A與儀器B同步觀測數(shù)據(jù)在頻點f的譜相關(guān)系數(shù)R共有N個值。在實際計算過程中，通常將有效頻帶分為100s-5s、0.2Hz-5Hz、5Hz-10Hz、10Hz-15Hz、15Hz-20Hz共5個子頻帶，然后針對每個子頻帶的幅值譜、實部譜或虛部譜分別計算相關(guān)系數(shù)，共獲得15N個計算結(jié)果。最后，根據(jù)合格標準（建議合格標準見規(guī)范附錄D）統(tǒng)計譜比和譜相關(guān)系數(shù)頻帶均值的參評項數(shù)和合格項數(shù)，計算合格率。3、儀器噪聲穩(wěn)定性比測原理同場地二臺儀器A和B的同步觀測數(shù)據(jù)的有效信號xt為同一信號。假設(shè)儀器噪聲為隨機白噪聲，且兩套儀器同步觀測數(shù)據(jù)的儀器噪聲互不相關(guān)。則觀測數(shù)據(jù)為有效信號和儀器噪聲的疊加：xx式中：xt—xAtxBtnAtnBt儀器噪聲的自相關(guān)功率譜為：PP式中：PnnA—儀器A儀器噪聲的PnnB—儀器B儀器噪聲的NAfNBf有效信號的自相關(guān)功率譜為：P式中：Pxx—有效信號的自相關(guān)功率譜Xf—有效信號xt的頻儀器觀測信號的自相關(guān)功率譜為PAAP儀器觀測信號的互相關(guān)功率譜為:P綜上所述，儀器噪聲的幅值譜可表示為NN由于儀器具有各自獨立的頻響特性，計算噪聲前還需進行頻率響應(yīng)校正。將對比觀測時間對半劃分為上半期與下半期，以上半期和下半期儀器噪聲頻帶均值的相對偏差評估儀器噪聲長期穩(wěn)定性。上半期和下半期儀器噪聲頻帶均值的相對偏差為?式中：Ns—對比觀測期間上半期的儀器噪聲頻帶均值NX—對比觀測期間下半期的儀器噪聲頻帶均值二臺儀器之間噪聲的相對偏差為?式中：NA—對比觀測期間儀器A的儀器噪聲頻帶均值NB—對比觀測期間儀器B的儀器噪聲頻帶均值理論上，二臺儀器噪聲水平應(yīng)基本一致，因此，對比觀測期間二臺儀器的儀器噪聲頻帶均值的相對偏差不應(yīng)過大。最后，根據(jù)合格標準（建議合格標準見附錄D）統(tǒng)計單臺儀器上半期和下半期儀器噪聲頻帶均值的相對偏差和二臺儀器的儀器噪聲頻帶均值的相對偏差的參評項數(shù)和合格項數(shù)，計算合格率。4、自標定信號穩(wěn)定性比測原理如果忽略相對微弱的外界信號xt，儀器自標定結(jié)果yt的頻譜Yf、儀器頻率響應(yīng)Rspf、儀器自標定信號zY因此，可以借助儀器自標定結(jié)果頻譜Yf的長期穩(wěn)定性判斷儀器自標定信號zt和儀器頻率響應(yīng)將對比觀測時間對半劃分為上半期與下半期，以上半期和下半期儀器自標定幅度均值的相對偏差評估儀器自標定結(jié)果的長期穩(wěn)定性。儀器對比觀測期間上半期和下半期頻點f的自標定信號幅度相對偏差?式中：YS—對比觀測期間上半期的f頻點自標定信號幅度均值Yx—對比觀測期間下半期的f頻點自標定信號幅度均值最后，根據(jù)合格標準（建議合格標準見附錄D）統(tǒng)計相對偏差的參評項數(shù)和合格項數(shù)，計算合格率。5、標準的依據(jù)5.1運行率比測主要是量化儀器在觀測時段內(nèi)長時間運行的能力。根據(jù)對比觀測實際資料的統(tǒng)計，要求對比觀測期間儀器運行率不低于95%。5.2頻率響應(yīng)穩(wěn)定性比測從譜比和譜相關(guān)兩個方面對頻響曲線的穩(wěn)定性進行評估。譜比主要是量化頻響差異，用于檢驗儀器實際運行時的狀況；譜相關(guān)主要是量化2個相同觀測分量間的差異，用于檢驗2臺儀器間同一觀測分量的頻響差異。綜合這兩方面的比測，就可以對頻率響應(yīng)的長期穩(wěn)定性進行評估。根據(jù)對比觀測實際資料的統(tǒng)計，合格標準為：對比觀測期間二臺儀器各頻帶幅值譜、實部譜和虛部譜的譜比均值取值范圍為[0.85，1.15]；對比觀測期間二臺儀器各頻帶幅值譜、實部譜和虛部譜的譜相關(guān)系數(shù)均值不低于0.8；根據(jù)統(tǒng)計表格結(jié)果，譜比和相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果不少于75%的評估項滿足合格標準。5.3儀器噪聲穩(wěn)定性比測主要用于檢驗儀器采樣電路自身的穩(wěn)定性。根據(jù)對比觀測實際資料的統(tǒng)計，合格標準為：對比觀測期間各臺儀器上半期與下半期各頻帶噪聲相對偏差應(yīng)小于20%；對比觀測期間二臺儀器之間各頻帶噪聲的相對偏差應(yīng)小于20%；根據(jù)統(tǒng)計表格結(jié)果，相對偏差不少于75%的評估項滿足合格標準。5.4自標定信號穩(wěn)定性比測自標定信號穩(wěn)定性比測主要是利用已知信號來檢驗儀器的穩(wěn)定性。標定期間，儀器內(nèi)置的信號發(fā)生器可以生成7個固定頻點的信號，逐個將這些頻點的信號作為輸入，并利用儀器記錄這些頻點的信號。記錄的各個頻點信號的頻譜同時包含了儀器頻響特性和自標定信號的信息，以上半期和下半期儀器自標定幅度均值的相對偏差評估儀器自標定結(jié)果的長期穩(wěn)定性。根據(jù)對比觀測實際資料的統(tǒng)計，合格標準為：對比觀測期間二臺儀器各頻帶自標定信號相對偏差應(yīng)小于10%，儀器每月至少標定一次；根據(jù)統(tǒng)計表格結(jié)果，相對偏差不少于90%的評估項滿足合格標準。5.5比測合格標準野外對比觀測時間不