工程地震与结抗震地震的仪器监测.pptVIP

* 地震的仪器监测 一、地震仪器包括两大类： (1) 地震仪：供地震工作者使用，目的在于确定地震震源的地点和力学特性、发震时间和地震大小，从而了解震源机制、地震波所经过的路线中的地球介质及地震源的特性和传播规律。 以观测世界性的地震或弱震为主，此外，研究内容还涉及地球的内部结构、监测核爆炸。开展的较早，约在20世纪初形成系统。 * (2) 强震仪或强震加速度仪：供抗震工作者使用， 目的在于确定强地震时测点处的地震动和结构振动反应，确定强地震时测点处的地震动和结构振动反应，以便了解结构物的地震动输入特性，结构物的抗震特性，从而为抗震设计提供数据。 二种仪器的性能不一样。 * (3) 候风地动仪——验震器 通常的仪器要求有较大的稳定程度，以免翻倒，然而减 小物体的稳定程度有时也有意义，这就需要减小支面和升高 重心。我国汉代科学家张衡(78-139)在公元132年利用减小稳 定程度的原理制成了测定地震震源方向的灵敏仪器——候风 地动仪。 候风地动仪是用青铜铸成的，直径八尺，外壁上均匀分 布着八条龙，龙嘴里含着小铜球，龙头各向一方。在龙头下 面的地上蹲着八个昂首张口的铜蛤蟆，龙嘴里含着的小铜球 落下时，能正好落到蛤蟆嘴里。 * 候风地动仪内部的中央有一根竖立的铜柱，叫做柱摆，原名都柱。都柱的重心高、支面小，因此稳定程度很小，受到轻微的振动就容易倾斜。当某地发生地震时，从震源区传来的震动使都柱的下部发生微小的移动，都柱的上部由于惯性而倒向震源的方向。都柱倾倒时，推动这个方向的杠杆，使相连的龙嘴张开，于是龙嘴里的小铜球就落到它下面的蛤蟆嘴里。所以，看到哪个龙嘴里的小铜球下落，就知道哪个方向发生了地震。 张衡在当时的首都洛阳曾准确地测到了甘肃发生的地震。候风地动仪是世界上最早的测量地震的仪器。 * 二、仪器构造（示意图） * 地震仪一般必须记录振幅小到10-9米的地震波，相 当于气体分子的大小。这些相对运动过去是借助机械方 法放大，比如，借助一系列相连的机械杠杆或者光杠杆 （从远处将光点投影到记录面上）放大它的运动。 在现代地震仪中，摆与框架之间的相对运动会产生 一个电信号，这个电信号被放大几千倍甚至几万倍，然 后驱动电针记录到敏感的记录纸上。地震仪摆的电信号 也能被记录在磁带上或以数字的形式储存在计算机中。 * 现代地震仪原理 * 中国第一台现代地震观测仪器 李善邦研制的测震仪 1943·北碚 * 传感器汇总 slj三分量加速度计 sw大位移计 2000-1拾振器 * 地震仪器 * 苏州市数字地震台网子台站，仪器设备为“TDE—324C地震数据采集器 及TDS单台地震处理系统”, 可监测苏州市域内1.5级以上地震信息。 仪器房 地震数据采集器、 不间断电源 地震计 * 测震仪器 STS-1甚宽频带仪器:频带宽度为360 s - 8.5 Hz STS-2宽频带仪器:频带宽度为120 s -40 Hz GS-13短周期仪器:1 s -30 Hz 记录的波形数据通过卫星实时传输到国家测震台网中心。 * 仪器的工作原理可以由一个单自由度体系的运动方程表示： 式中设xg(t)为地面运动， x(t)为拾振器摆相对于地的位移（速度、加速度），即仪器记录。 * (1)式可简化为： 式中： 称为摆的自振频率 称为体系的阻尼比. * 地震仪和强震仪的差别，在原理上，就在于自振频率和阻尼比这两个系数的选择不同。 当这两个系数的大小选择不相同时，（2）式左端三项中的某一项可以远大于其它两项，从而使仪器记录摆的相对位移、速度或加速度与地面运动加速度成正比，则仪器记录到摆的相对位移就分别为地面运动的加速度、速度和位移。 * 令地面运动为： 则方程(2)的解为(第一项相当于强迫振动，第二项固有振动对于一定的u和ξ，可以忽略自振影响)： * *