Примеры сильнейших землетрясений мира


Сейсмографы с обратной связью



Pdf көрінісі
бет30/117
Дата22.09.2023
өлшемі8,05 Mb.
#182059
түріЛитература
1   ...   26   27   28   29   30   31   32   33   ...   117
Байланысты:
Yanovskaya T B -Osnovy seysmologii 2008

Сейсмографы с обратной связью. 
 
Линейная связь между колебаниями маятника и смещениями почвы имеет место 
только при малых колебаниях. То же относится и к связи между выходным 
напряжением (током) механоэлектрического преобразователя. Примером является 
изображенный на рис.3.6 емкостной преобразователь Беньоффа: линейная связь 
между смещением пластины Р

и выходным напряжением имеет место только при 
малых отклонениях пластины от положения равновесия. Но в практике необходимо 
регистрировать как очень слабые движения почвы, так и достаточно сильные. При 
этом характеристика прибора должна быть одной и той же как в случае слабых, так 
достаточно сильных движений. Иначе говоря, 
динамический диапазон
сейсмографа 
должен быть максимально широким. Для достижения этой цели в современных 


68 
преобразователях используют обратную связь. Принцип обратной связи заключается 
в следующем. Ускорение почвы воздействует на массу маятника, связанного с 
преобразователем смещений. В выходную цепь преобразователя включен контур 
обратной связи, ток в котором генерирует силу, компенсирующую входное 
ускорение, так что маятник почти не смещается из положения равновесия. 
Увеличение входного ускорения приводит к соответствующему увеличению тока в 
цепи обратной связи и соответственно к увеличению компенсирующей силы. Таким 
образом, подвижный элемент сейсмографа – маятник – в результате движения почвы 
остается практически неподвижным. А выходное напряжение будет определяться
током обратной связи. При этом оказывается возможным также существенно 
расширить частотный диапазон регистрируемых колебаний
В сейсмографе Виланда-Штрекайзена STS-1, которым оборудованы многие 
станции глобальной сейсмической сети IRIS, динамический диапазон достигает 140 
дБ, а амплитудно-частотная характеристика имеет столообразный вид в интервале 
периодов 0.1 с – 100 с. 
Чтобы наблюдать движение почвы во всех направлениях, обычно используется три 
сейсмографа, - с вертикальным маятником и двумя горизонтальными, 
ориентированными на восток и на север. Однако, вертикальный и горизонтальный 
маятники различаются по своей конструкции, поэтому оказывается достаточно 
сложным добиться полной идентичности их частотных характеристик. Чтобы 
избежать этой трудности, в сейсмографе STS-2 все маятники ориентированы под 
одним и тем же углом к горизонту, так что они все являются идентичными. В 
каждом из приборов движение происходит в направлении ребер куба, поставленного 
на один из его углов (рис.3.7). Каждое из ребер наклонено по отношению к 
вертикали на угол 54.7
°
.
Поскольку сейсмологи привыкли иметь дело с 
компонентами смещения в направлениях вверх, на север и на восток, смещения 
U,V,W
пересчитываются в компоненты 
E,N,Z
согласно соотношению 






















=










W
V
U
Z
N
E
2
2
2
3
3
0
1
1
2
6
1
Поскольку запись производится в цифровом коде, такой пересчет осуществляется 
непосредственно в самом приборе, и на выходе мы получаем компоненты 
E,N,Z



69 
Рис.3.7. Ориентация регистрируемых компонент смещения в сейсмографе STS-2/ 
Во всех современных системах регистрации производится преобразование 
механических колебаний в электрические с помощью тех или иных 
преобразователей. Входным сигналом является смещение почвы, а выходным – 
ток или напряжение на выходе системы. В задачах сейсмологии требуется с 
достаточной точностью знать именно сигнал на входе. Входной сигнал может 
быть достаточно точно оценен, если известна частотная характеристика системы. 
Она определяется следующим образом. Поскольку колебания малы, то система 
является линейной, и в общем (в зависимости от преобразователя) уравнение, 
связывающее входной сигнал 
x
(
t
)
 
и выходной
y
(
t
)
 
имеет вид: 
)
(
1
)
1
(
1
)
(
....
k
n
n
n
n
o
Bx
y
a
y
a
y
a
y
a

=
+

+
+
+


где 
к
=2 или 3 в зависимости от того, используется ли преобразователь по 
смещению или по скорости. Обычно вместо того, чтобы определять 
характеристику 
n
n
n
k
a
i
a
i
a
i
B
S
...
)
(
)
(
)
(
)
(
1
1
0
+
+

=

ω
ω
ω
ω
разлагают знаменатель на множители: 
)
)...(
)(
(
...
)
(
)
(
2
1
0
1
1
0
n
n
n
n
z
s
z
s
z
s
a
a
i
a
i
a



=
+
+

ω
ω
и определяют характеристику значениями полюсов 
...
,
2
1
z
z
, и количеством 
"нулей" в числителе (2 или 3) и величиной постоянного множителя 
0
/
a
B
("увеличение"). Набор этих чисел полностью описывает частотную 
характеристику и является как бы «паспортом» прибора. Этот набор входит в 
стандартный код цифровой записи на каждой станции. Он используется для 
корректировки записи за характеристику прибора.


70 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   26   27   28   29   30   31   32   33   ...   117




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет