防震减灾科普 | 人工地震仪器国产化的研发之路

回望中国地震局地球物理勘探中心六十九年的峥嵘岁月，从引进国外仪器、到自主研发、再到地震仪器的国产化生产使用，满足防震减灾事业发展和国家地震公共安全的需要是仪器设备革新进步的不竭动力。讲起这段历史，物探中心原秦喜老研究员眼中泛起了光……

以下内容由采访原秦喜、孙鸿后经整理而得。

一、初次接触国外数字地震仪系统

1976年7月28日，河北唐山突发里氏7.8级大地震。当时国内使用的大多都是模拟磁带地震记录器。唐山地震后，联合国开发计划署援助了一批设备，是美国生产的PDR-1数字地震仪系统，这在当时的国际上还是比较领先的。仪器到场后，同批职工我们一起去参与培训，看到仪器傻眼了，使用操作仪器的说明书全都是英文，光说明书摞起来都有一尺来高，下功夫刻苦钻研了一个月，才将仪器的英文说明书吃透，虽然口语有些吃力，但在专业英语上完全没问题，培训结束后顺利通过仪器使用考核。

后来在实际使用时，我们给每台PDR-1便携式数字记录器配套了2个国产CDJ-4水平检波器，使PDR-1便携式数字地震仪成为三分量记录地震仪适应当时野外工作的需要。期间我们也有研制新仪器的想法，但技术、配件、人才各方面困难重重，只得暂时作罢。

二、研制属于我们自己的数字化地震仪

直到1995年，在观测台湾海峡寻找石油勘探时，PDR-1仪器就出现了问题。PDR-1它是强震仪，适合做近场观测，仪器采用间歇启动工作方式，对于观测记录突发的天然地震十分合适。但在接受气枪信号时需要连续观测记录，那连续记录20多分钟磁盘就满了，操作员白天黑夜不能睡觉，盯着一个记完了赶快换磁盘，那操作员辛苦的很啊！也因为PDR-1地震仪不适应连续记录导致里面的零件损坏严重，那次台湾海峡的观测也失败了！

仪器零件坏了是很麻烦的事情，虽说是免费援助，一旦坏了维修更换零件就需要将整个仪器寄到国外，一来一回费用相当昂贵，也是透过这件事看到一旦我们的技术落后，就像被人扼住了发展的“咽喉”！

午饭的时候，时任物探中心主任的张先康同志唉声叹气，吃不下饭，低头跟我说“我们能不能自己研制数字地震仪？要求是无人值守，仪器可以自动记录，地震事件触发、定时、连续记录，固态存贮器记录，数据断电不丢失，资料可以直接上计算机处理。”

看到如今摆在面前的现实情况，国内缺少类似的仪器设备，我立马表态：“没问题！回去就做数字地震仪的研制！”

九几年的时候，国内的地震仪还基本都是模拟磁带地震仪，只有石油勘探上有相似的仪器，我们马上就开始筹备，从各个部门抽调合适的人选，由我来亲自设计，孙鸿负责软件开发；戴鹏负责硬件设计、实验总装；祝彦杭负责线路板计算机辅助设计，崔荣丰、安培兴同志参加，仪器室其他同志协作。很快，数字地震仪研制小组就这样成立起来了。

1996年，DAS-1数字地震仪开始研制，这也标志着物探中心正式进入数字地震仪研制、生产年代。研制小组的同志没日没夜地泡在仪器室，经常是拿俩白馍就当一顿饭了。

以往使用模拟磁带地震仪时，每次记录前都需要手动校准时间，不像如今智能手机可以自动实时更新。在那个年代只能依靠电台准点报时响的“六下”进行仪器时间校准，即使差一秒数据也都会失去价值。在新疆西部地学大断面跨天山段的观测时，收音机因地形阻隔收不到信号，老仪器无法实现通过电台的“六响”校准时间，意味着即使采集到数据大概率还是要作废，正巧DAS-1如及时雨一般解决了燃眉之急。因为DAS-1数字地震仪采用了GPS定位系统，只要能看到天，就能进行自动校时，这一技术的突破解决了当时特殊地形下观测数据的困难。DAS-1数字地震仪仅用一年时间研制成功，为物探中心完成“九五”重点项目及今后的地震探测研究工作提供强有力的保障，因此获得1999中国地震局科技进步奖三等奖。

图为DAS-1型数字地震仪

三、专为活断层探测研制一体化轻便式仪器

1999年9月21日凌晨，台湾南投发生7.6级地震，此次地震是因车笼埔断层的错动，并在地表造成长达105公里的断裂带。地震以后，专家发现建筑物离这个断层近的破坏严重，离断层远的破坏少，为了减少地震灾害对城市的影响，专家建议要加强城市活断层探测。

如果要加强城市活断层探测，那就需要大量的轻便仪器，但是目前没有集成式、轻便式的仪器可以支持这样的探测，所以这就成了一个研制新仪器的契机，正巧中国地震局也有相关的研发项目招标，但程序变了，研制一体化数字地震仪要在全国范围内招标，谁中标谁负责研发和生产，项目预算是300 万元。

我暗自想，300万在当时可不是小数目，之前研制DAS-1的时候，一分钱恨不得掰成两半花，买电脑时虽说已有了先进的windows系统，但为了省钱还是选择了低档黑白的DOS系统。如果拿到这个项目，在经费充足的情况下，必须得弄出一个国内没有的一体化数字地震仪！

物探中心研发人员研制PDS-1仪器

基于之前研制DAS系列的成功经验，仪器研发小组一讨论，有了设计雏形，虽然有些困难，但咬咬牙一定能克服！团队小组以势在必得之志立下军令状“这个项目一定得拿下！”为了顺利拿下招标项目，立马跟重庆仪器厂联系，按照设计蓝图把原先老仪器的空盒子加高 5 分，简单装上一些设备，先拍照做标书，“带着这个仪器‘雏形’去投标，其他家当然没有像我们准备的这样“充分”，他们连“盒子”都没有，最后毫无疑问中了标，就有了一体化仪器研制的启动资金。

2005年，物探中心成功研制出PDS-1型三分向便携式数字地震仪。

图为PDS-1型三分向便携式数字地震仪

回望物探中心数字地震仪国产化的研发历史，是上下求索的路途。在物资匮乏、技术落后的条件下，每一位物探人都像一颗颗坚韧的种子，守望着国家地震公共安全，在荒芜中破土而出，顽强生长。想要攀登高峰，既无捷径，又无坦途，他们用双手创造奇迹，倾听大地的脉动。面向未来防震减灾事业的发展需求，物探中心将开展下一代智能化、宽频带、超低功耗一体化地震仪的研制开发工作，续写国产化仪器的新篇章。

人物简介

原秦喜：1968年毕业于武汉大学物理系。1968年12月到一军直炮团农场劳动锻炼。1970年到河南淅川上集公社劳动锻炼，1972年到中国地震局地球物理勘探中心工作。1998年12月评定为研究员。

来源：地震人