หลักการทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวคืออะไร? เครื่องวัดแผ่นดินไหวคืออะไรและมีไว้เพื่ออะไร? สำเนาถูกต้องของอุปกรณ์

เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยลูกตุ้ม เช่น ตุ้มน้ำหนักเหล็ก ซึ่งแขวนไว้ด้วยสปริงหรือลวดเส้นเล็กจากขาตั้งที่ยึดกับพื้นอย่างแน่นหนา ลูกตุ้มเชื่อมต่อกับปากกาที่วาดเส้นต่อเนื่องบนแถบกระดาษ เมื่อดินสั่นสะเทือนอย่างรวดเร็ว กระดาษจะสั่นตามไปด้วย แต่ความเฉื่อยของลูกตุ้มและปากกายังคงนิ่งอยู่ เส้นหยักปรากฏบนกระดาษ สะท้อนแรงสั่นสะเทือนของดิน ส่วนโค้งบนเทปกระดาษที่ติดตั้งบนดรัมที่หมุนช้าๆ ใต้ปากกาวาดเส้นเรียกว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหว

การทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวขึ้นอยู่กับหลักการที่ว่าลูกตุ้มที่แขวนลอยอย่างอิสระจะยังคงไม่เคลื่อนไหวในระหว่างที่เกิดแผ่นดินไหว เครื่องวัดแผ่นดินไหวส่วนบนบันทึกแนวนอน และเครื่องวัดแผ่นดินไหวด้านล่างบันทึกการสั่นสะเทือนในแนวตั้งของโลก

ถังสีแดงสามใบ สูงประมาณ 20 ซม. เป็นตัวรับคลื่นไหวสะเทือนที่สถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวสมัยใหม่ กลองแบบยืนได้รับการสั่นสะเทือนในแนวตั้งของดิน บนกลองแบบใดแบบหนึ่งจะมีการสั่นสะเทือนในทิศทางเหนือ - ใต้อีกด้านหนึ่ง - ตะวันออก - ตะวันตก อุปกรณ์ที่ยืนอยู่ใกล้ๆ จะบันทึกการเปลี่ยนแปลงใต้ดินที่ช้าที่สุด ซึ่งเครื่องรับอีกสามเครื่องไม่สามารถตรวจพบได้ ค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือทั้งสี่จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนเพื่อบันทึกกราฟคลื่นไหวสะเทือน

ในปี พ.ศ. 2434 แผ่นดินไหวที่รุนแรงที่สุดครั้งหนึ่งที่เคยบันทึกไว้ในญี่ปุ่นได้ทำลายล้างพื้นที่ขนาดใหญ่ทางตะวันตกของโตเกียว ผู้เห็นเหตุการณ์บรรยายถึงการทำลายล้างดังนี้: “หลุมลึกที่เกิดขึ้นบนพื้นผิว เขื่อนที่ป้องกันพื้นที่ลุ่มพังทลาย บ้านเรือนเกือบทั้งหมดถูกทำลาย เนินเขาไถลลงสู่เหว มีผู้เสียชีวิต 10,000 คน บาดเจ็บ 20,000 คน”

แผนภาพแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2526 เวลา 13.00 น. 49ม. เบลเยียม เนเธอร์แลนด์ และนอร์ธไรน์-เวสต์ฟาเลีย บันทึกโดยสถานีแผ่นดินไหวฮัมบูร์ก เส้นโค้งด้านบนแสดงการแกว่งในแนวตั้ง เส้นโค้งด้านล่างแสดงการแกว่งในแนวนอน มีผู้เสียชีวิตสองคนจากแผ่นดินไหว

นักธรณีวิทยาชาวญี่ปุ่นที่ศึกษาผลที่ตามมาของภัยพิบัติครั้งนี้ต้องประหลาดใจเมื่อพบว่าไม่มีจุดศูนย์กลางที่ชัดเจน พื้นผิวถูกตัดด้วยรอยแยกเกือบเป็นเส้นตรงยาวประมาณ 110 กม. ราวกับว่ามีดยักษ์ถูกตัดเป็นสองส่วน และขอบของการตัดก็ขยับสัมพันธ์กัน นักธรณีวิทยาคนหนึ่งรายงานว่า “โลกถูกฉีกออกเป็นท่อนๆ และถูกยกขึ้น ดูเหมือนมีร่องรอยของตุ่นยักษ์เหลืออยู่ เมื่อก่อนเคยยืนเคียงข้างกันในทิศตะวันออก-ตะวันตก บัดนี้อยู่ไกลพอสมควรแล้ว และแผ่นดินไหวตามแนวแกนเหนือ-ใต้ทำให้คนหนึ่งไปทางเหนือ อีกคนไปทางทิศใต้”

ใช้: วิทยาแผ่นดินไหว สำหรับติดตามและบันทึกการเคลื่อนไหวแบบสั่นสะเทือนของเปลือกโลกในระหว่างกระบวนการไดนามิกต่างๆ ทั้งบนพื้นผิวและภายในมวลดิน รวมถึงอุปกรณ์เทคโนโลยีใดๆ รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ สาระสำคัญของการประดิษฐ์: ประกอบด้วยตัวเรือนสุญญากาศซึ่งมีแชสซี ลูกตุ้ม อุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือน ทรานสดิวเซอร์การเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม หน่วยชดเชยโมเมนต์แรงโน้มถ่วง หน่วยกลิ้ง และองค์ประกอบของการสื่อสารและการส่งข้อมูลไปยังศูนย์ควบคุม องค์ประกอบทั้งหมดที่วางอยู่บนลูกตุ้ม นอกเหนือจากการทำงานโดยตรงแล้ว ยังสร้างโมเมนต์ความเฉื่อยเพิ่มเติมโดยมีจุดประสงค์เพื่อลดความถี่เรโซแนนซ์เนื่องจากการวางตำแหน่งต่อพ่วงอย่างสมมาตรสัมพันธ์กับจุดศูนย์ถ่วงของลูกตุ้ม นอกเหนือจากฟังก์ชันการป้องกันแล้ว ตัวเครื่องของอุปกรณ์ยังมีส่วนร่วมในการลดปัจจัยด้านคุณภาพของความถี่เรโซแนนซ์ของแชสซีด้วยการใช้ระบบยึดและเนื่องจากการกดที่พอดีของแชสซีในตัวเครื่อง การจัดวางหน่วยที่กะทัดรัดนั้นเกิดจากการเลือกรูปร่างของลูกตุ้ม: ท่อไทเทเนียมที่มีปลายเอียงและมีรูทางเทคโนโลยีและการติดตั้งตลอดจนการใช้งานหน่วยกลิ้ง: มีดคู่หนึ่งซึ่งหนึ่งในนั้นคือ จับจ้องอย่างแน่นหนากับรูปทรงกระบอกของลูกตุ้มและอีกอันเชื่อมต่อกับแชสซีและวางมีดให้สัมพันธ์กันโดยมีความเป็นไปได้ที่จะตั้งเส้นกึ่งกลางของขอบโค้งมนเป็นเส้นตรงเส้นเดียว ป่วย 6 ราย

สิ่งประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิทยาแผ่นดินไหว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการออกแบบเครื่องรับสัญญาณแผ่นดินไหว และสามารถใช้เพื่อติดตามและบันทึกการเคลื่อนไหวแบบสั่นสะเทือนของเปลือกโลกในระหว่างกระบวนการไดนามิกต่างๆ ทั้งบนพื้นผิวและภายในมวลดิน ตลอดจนอุปกรณ์เทคโนโลยีใดๆ รวมถึงเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เครื่องวัดแผ่นดินไหว VEGIK มีชื่อเสียงในด้านการศึกษาผลกระทบจากแผ่นดินไหวจากการระเบิด บันทึกแผ่นดินไหวและแผ่นดินไหวขนาดเล็กประเภทแรก เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยลูกตุ้มที่แขวนอยู่บนขาตั้งบนแผ่นเหล็กบางตั้งฉากกันสองคู่ (บานพับแบบยืดหยุ่นแบบขวาง) ทำให้เกิดแกนหมุนของลูกตุ้ม ในการบันทึกการสั่นสะเทือนในแนวตั้ง แกนการหมุนจะได้รับตำแหน่งแนวนอน และลูกตุ้มอยู่ในตำแหน่งแนวนอน (จุดศูนย์ถ่วงในระนาบแนวนอนเดียวกันกับแกนหมุนจะยึดไว้โดยใช้สปริงเกลียวเหล็ก) ตำแหน่งสมดุลของลูกตุ้มจะถูกปรับด้วยสกรูที่เปลี่ยนความตึงของสปริง และระยะเวลาของการสั่นตามธรรมชาติ (T 1 = 0.8-2 วินาที) ปรับโดยการเปลี่ยนมุมเอียงของสปริงและเปลี่ยนเหล็กที่แขวนอยู่ จาน ในการบันทึกการสั่นสะเทือนในแนวนอน ให้ถอดสปริงออกจากลูกตุ้ม จากนั้นหมุนอุปกรณ์ 90° และวางบนสกรูสามตัว ลูกตุ้มสิ้นสุดในรูปแบบดูราลูมินแบบเบา ในตอนท้ายกรอบทรงกระบอกน้ำหนักเบาที่ทำจากลูกแก้วซึ่งมีขดลวดสองเส้น (คอยส์) ของลวดทองแดงเคลือบบาง ๆ พันอยู่อย่างแน่นหนา คอยล์อยู่ในช่องว่างอากาศทรงกระบอกของแม่เหล็กถาวร คอยล์อันหนึ่งใช้เพื่อบันทึกการเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม ส่วนอีกอันใช้สำหรับปรับการหน่วงของมัน ลูกตุ้มพร้อมขาตั้งและแม่เหล็กติดตั้งอยู่บนโครงแบนซึ่งติดตั้งอย่างแน่นหนาในกล่องโลหะ ผนังด้านข้างด้านหนึ่งสำหรับตรวจสอบสถานะของลูกตุ้มทำจากลูกแก้ว โดยปกติการสั่นสะเทือนจะถูกบันทึกโดยใช้กัลวาโนมิเตอร์ขนาดเล็ก ข้อเสียของเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่รู้จักคือความน่าเชื่อถือต่ำเนื่องจากมีระบบกันสะเทือนรูปกากบาท การสั่นสะเทือนที่คมชัด (ระหว่างการระเบิด การกระแทก) บดหรือตัดแผ่นออก สาระสำคัญทางเทคนิคที่ใกล้เคียงที่สุดกับการประดิษฐ์ที่เสนอคือเครื่องวัดแผ่นดินไหว VBP-3 ซึ่งมีลูกตุ้มประกอบด้วยมวลที่ไม่เท่ากัน แต่มีมวลขนาดใกล้เคียงกัน วางอยู่บนทั้งสองด้านของแกนการหมุนอย่างสมมาตร ลูกตุ้มทำมาจากโครงอะลูมิเนียมแบน ด้านหนึ่งเจาะรูเพื่อลดน้ำหนัก เพื่อความแข็งแรง เฟรมมีโครงทำให้แข็งทื่อ เพลาเพลาทองเหลืองซึ่งติดตั้งบนเฟรมและติดตั้งในตลับลูกปืนเม็ดกลมแนวรัศมี ก่อให้เกิดแกนการหมุนของลูกตุ้ม โครงทรงกระบอกที่ทำจากทองแดงอิเล็กโตรไลติก ติดตั้งอยู่บนลูกตุ้ม ทำหน้าที่ซับแรงสั่นสะเทือนในตัวมันเอง ขดลวดเหนี่ยวนำแบบแบนพันรอบกรอบด้วยลวดทองแดงเคลือบบางๆ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวแปลง ลูกตุ้มติดตั้งอยู่บนแบริ่งในช่องเสียบของฉากยึดทองเหลือง โดยยึดอย่างแน่นหนากับชิ้นส่วนเสาของแม่เหล็กถาวรรูปเกือกม้าที่ทำจากโลหะผสม Magnico ชิ้นส่วนเสาเหล็กอ่อนติดกาวเข้ากับแม่เหล็กด้วยกาว BF แกนเหล็กอ่อนทรงกระบอกยังติดตั้งอยู่บนฉากยึดบนแท่งนำสองอัน สนามแม่เหล็กแนวรัศมีสม่ำเสมอจะเกิดขึ้นในช่องว่างอากาศระหว่างชิ้นขั้วกับแกนกลาง เมื่อทำการดึงดูดแกนกลางจะถูกลบออกไม่เช่นนั้นฟลักซ์แม่เหล็กหลักจะถูกส่งผ่านและไม่ผ่านแม่เหล็ก แทนที่จะใส่แกน ลิ่มทองเหลืองจะถูกแทรกเข้าไปในช่องว่างอากาศเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักของแม่เหล็ก ในช่องว่างนี้มีโครงแดมเปอร์ทองแดงพร้อมคอยล์เหนี่ยวนำทรานสดิวเซอร์ ด้วยระบบกันสะเทือนดังกล่าว ลูกตุ้มจะแกว่งด้วยการหมุนเชิงมุมสูงถึง 30 o ในทั้งสองทิศทางจากตำแหน่งสมดุล โดยไม่กระทบกับลิมิตเตอร์ (ขายึด) แม่เหล็กที่มีลูกตุ้มถูกแทรกเข้าไปในช่องในเฟรม (แชสซี) และติดอย่างแน่นหนาด้วยคานและสลักเกลียว ปลายของขดลวดเหนี่ยวนำจะถูกนำออกมาที่บล็อกบนเฟรม เชื่อมต่อสายเคเบิลแล้วผ่านต่อมที่ปิดสนิทในเฟรม เคสป้องกันที่ทำจากวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กจะยึดเข้ากับเฟรมผ่านปะเก็นยาง และรับประกันความแน่นหนาของอุปกรณ์ที่แรงดัน 2 atm โครงมีที่จับสำหรับถืออุปกรณ์ ส่วนยึด แม่เหล็ก กรอบและตัวเรือนที่เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา จะสร้างฐานของอุปกรณ์ ซึ่งในระหว่างการวัดจะเป็นไปตามการเคลื่อนไหวของวัตถุ ในขณะที่ลูกตุ้มมีแนวโน้มที่จะยังคงอยู่นิ่ง EMF จะตื่นเต้นในขดลวดเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเร็วการเคลื่อนที่ของฐานสัมพันธ์กับลูกตุ้ม EMF นี้จ่ายให้กับขั้วกัลวาโนมิเตอร์ของออสซิลโลสโคปแมกนีโตอิเล็กทริก (เครื่องบันทึก) ข้อเสียของเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่รู้จักคือความไวต่ำ เนื่องจากลูกตุ้มถูกแขวนไว้บนแกนที่หมุนในตลับลูกปืน วัตถุประสงค์ของการประดิษฐ์คือเพื่อเพิ่มความไว ขยายช่วงการวัดไปสู่ความถี่ที่ต่ำกว่า ความสามารถในการต้านโหลด และสร้าง ความเป็นไปได้ทางเทคนิควางในช่องแนวตั้งและหลุม (การลดขนาด) รูปที่ 1 แสดงแผนภาพการออกแบบเครื่องวัดแผ่นดินไหว รูปที่ 2 - หน่วยกลิ้ง; รูปที่ 3 - ส่วนตาม A-A ในรูปที่ 2; รูปที่ 4 - โหนด I ในรูปที่ 3; รูปที่ 5 - ส่วนตาม B-B ในรูปที่ 2; ในรูปที่ 6 - โหนด II ในรูปที่ 5 เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยตัวทรงกระบอกแข็ง 1 (ปิดผนึก) ซึ่งติดอยู่กับวัตถุวิจัย 4 ผ่านวงแหวนหนีบ 2 พร้อมหมุด 3 ภายในตัวเรือน 1 มีแชสซี 5 ซึ่งยึดเข้ากับตัวเรือน 1 โดยใช้วงแหวนเกลียวล็อค 6 ยึดโดยฝาครอบที่ปิดสนิทด้านบน 7 เพื่อกำจัดการเคลื่อนไหวร่วมกันของตัวเรือน 1 และแชสซีที่เกิดจากความแตกต่างใน ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวของวัสดุให้แบนโหลดล่วงหน้าด้วยแรง 400 N สปริง 8 ตั้งอยู่ระหว่างด้านล่างของตัวเครื่อง 1 และฐานของแชสซี 5. ลิ้นและร่องโครงสร้าง (ไม่มีตำแหน่ง) ใน การเชื่อมต่อนี้ป้องกันการหมุนของแชสซี 5 ที่สัมพันธ์กับตัวเครื่อง 1. ภายในตัวเครื่อง 1 มีลูกตุ้ม 9 ทำจากท่อไทเทเนียมที่มีปลายเอียงและมีเทคโนโลยีและการรูยึดบนพื้นผิวขึ้นรูป ลูกตุ้ม 9 เชื่อมต่อกับหน่วยกลิ้ง 10 โดยใช้ฉากยึดไทเทเนียม 11 เครื่องวัดแผ่นดินไหวมีทรานสดิวเซอร์วัดสำหรับการเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม อุปกรณ์หน่วง หน่วยชดเชยโมเมนต์แรงโน้มถ่วง และองค์ประกอบของการสื่อสารและการส่งข้อมูลไปยัง ศูนย์กลางการควบคุม. บนโครงสร้างรองรับของลูกตุ้ม 9 ซึ่งสัมพันธ์กับระนาบแนวนอนที่ผ่านจุดศูนย์ถ่วงอย่างสมมาตร องค์ประกอบต่อไปนี้ได้รับการติดตั้งเมื่อเคลื่อนออกจากจุดศูนย์ถ่วงนี้: คอนแทคเตอร์ 12 (ส่วนแยก) ของทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์ กรอบ 13 ทำจากวัสดุที่ไม่ใช่แม่เหล็กนำไฟฟ้าพร้อมขดลวดกำลัง 14 ของยูนิตชดเชยและอุปกรณ์หน่วงองค์ประกอบแบบพาสซีฟ 15 (แผ่นทองแดง) นอกจากนี้ ลูกตุ้ม 9 ยังมีองค์ประกอบที่เพิ่มความแข็งแกร่งของลูกตุ้มและองค์ประกอบสำหรับปรับสมดุลของลูกตุ้ม (ไม่แสดง) ชิ้นส่วนที่ผสมพันธุ์ถูกยึดเข้ากับแชสซี 5: คอยส์ 16 - ระบบทรานสดิวเซอร์แบบแอคทีฟดิสเพลสเมนต์ ระบบแม่เหล็กหน่วยชดเชยโมเมนต์แรงโน้มถ่วง 17 หน่วย ระบบแม่เหล็ก 18 อุปกรณ์หน่วง หน่วยกลิ้ง 10 (ระบบกันสะเทือน) ของลูกตุ้ม 9 ตะแกรงแม่เหล็ก 19 แผงขั้วต่อ (ไม่แสดงไว้) และส่วนประกอบรองรับ (ไม่แสดงไว้) สำหรับการเดินสายไฟ (ส่วนประกอบสำหรับการสื่อสารและการส่งผ่านของ ข้อมูลไปยังศูนย์ควบคุม) ระบบที่ใช้งานอยู่- คอยส์ 16 ของดิสเพลสเมนต์ทรานสดิวเซอร์ประกอบด้วยแกนแม่เหล็กรูปตัวยูที่ทำจากเหล็กอิเล็กโทรไลต์, ขดลวดทำจากลวด PNET - KSOT บรรจุ 150 รอบในแต่ละรอบและตัวยึดที่มีแม่เหล็กพร้อมองค์ประกอบยึดลวด การออกแบบด้ามจับประกอบด้วยองค์ประกอบที่เพิ่มความแข็งแกร่ง (เช่น ในรูปแบบของตัวทำให้แข็งเพิ่มเติม) ระบบแม่เหล็ก 17 ของหน่วยชดเชยแรงโน้มถ่วงทำในรูปแบบของโครงสร้างโคแอกเซียล - ทรงกระบอกพร้อมแม่เหล็กวงแหวน (จากวัสดุ 10 NDK 35T5A) และแกนแม่เหล็ก (จากโลหะผสม 49 KF 2) ให้ช่องว่างการทำงานทรงกระบอกพร้อมการเหนี่ยวนำ สนามแม่เหล็ก 1 ตล. เปลือก (ไม่มีตำแหน่ง) ของระบบแม่เหล็ก 17 ทำจากโลหะผสมไททาเนียม ส่วนต่างๆ ของระบบแม่เหล็กเชื่อมต่อกันโดยใช้กาวพิเศษที่สามารถทนความร้อนได้ถึง 400 o C (เช่น K-400) นอกจากนี้ หน่วยชดเชยยังสามารถสร้างได้ในรูปแบบของไดรฟ์เหนี่ยวนำกระแสไหลวน ซึ่งส่วนสเตเตอร์จะยึดเข้ากับแชสซีอย่างแน่นหนา ระบบแม่เหล็กของอุปกรณ์ลดแรงสั่นสะเทือน 18 ชิ้นถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของวงจรแม่เหล็กรูปตัว O โดยมีแม่เหล็กคู่หนึ่งเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม องค์ประกอบยึดของระบบแม่เหล็กช่วยให้สามารถปรับการหน่วงได้โดยการแบ่งส่วนของฟลักซ์แม่เหล็กที่ทำงาน หน้าจอแม่เหล็ก 19 เป็นแผ่นที่ทำจากเหล็ก St10 และได้รับการออกแบบมาเพื่อลดอิทธิพลของสนามแม่เหล็กที่หลงเหลืออยู่บนองค์ประกอบแบบพาสซีฟ - คอนแทคเตอร์ 12 ของทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์ดิสเพลสเมนต์ลูกตุ้ม แผงขั้วต่อทำจากเซรามิกและมีขั้วต่อที่ต่อสายไฟโดยใช้การเชื่อมแบบต้านทาน องค์ประกอบรองรับการกำหนดเส้นทางสายไฟทำจากเซรามิกและตั้งอยู่ทั้งบนตัวเครื่องและในช่องที่กำหนดเป็นพิเศษ หน่วยกลิ้งมีเบลดรองรับ 20 เชื่อมต่ออย่างแน่นหนาโดยใช้วงเล็บ 11 กับลูกตุ้ม 9 และเบลดเสริม 21 เชื่อมต่อกับแชสซี 5 ผ่านองค์ประกอบยืดหยุ่น 22 (สปริงกำลัง) มีด 20 และ 21 ได้รับการติดตั้งตรงข้ามกันและมีระบบ (การปรับ) สำหรับจัดแนวเส้นกึ่งกลางของขอบโค้งมน (แกนของมีด) ในแนวตั้ง - ด้วยน็อต 23 และแนวนอนโดยการหมุนมีด 21 รอบตามยาว แกนที่มีแท่งสอดเข้าไปในรูพิเศษ 24 ชุดรองรับสำหรับระบบกันสะเทือนลูกตุ้มทำจากเหล็ก P18 ชุบแข็งถึง HRC 65 หน่วยและเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยเบาะรองนั่ง 25 สำหรับมีดรองรับ 20, แผ่น 26 - ตัว จำกัด ของการเคลื่อนที่ในแนวนอนของ มีด ร่อง 27 สำหรับวางสปริงกำลัง 22 และสกรู 28 สำหรับตั้งแรงยึดที่ต้องการด้วยการยึดอัตโนมัติ องค์ประกอบทั้งหมดของระบบแม่เหล็กไฟฟ้า (ดิสเพลสเมนต์ทรานสดิวเซอร์ อุปกรณ์หน่วง และหน่วยชดเชย) เป็นองค์ประกอบของการออกแบบดั้งเดิมซึ่งอิงจากการออกแบบและวิธีการทางเทคโนโลยีที่รู้จักกันดี เครื่องวัดแผ่นดินไหวทำงานดังนี้ หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนการเคลื่อนที่ของการรบกวน (การสั่นสะเทือน) ในแนวตั้งของฐานเครื่องวัดแผ่นดินไหวให้เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนของลูกตุ้มแนวตั้ง 9 Golitsyn เพื่อให้ระบบเข้าสู่สภาวะสมดุล โมเมนต์คงที่ M m จะต้องกระทำในแกน โดยไม่ขึ้นกับมุม เพื่อชดเชยผลของแรงโน้มถ่วง ค่าของช่วงเวลานี้ถูกกำหนดโดยนิพจน์ M m = m g l cos โดยที่ m คือมวลของลูกตุ้ม g - การเร่งความเร็วในการตกอย่างอิสระ, l - ความยาวคันโยก; - มุมหย่อนคล้อย จุดศูนย์ถ่วง (CG) ของลูกตุ้ม 9 กระทำโดยแรงที่ทำให้เกิดโมเมนต์ m g l โมเมนต์การชดเชยถูกสร้างขึ้นโดยแรงคู่ของระบบแม่เหล็กไฟฟ้า 13, 14, 17 นอกจากนี้องค์ประกอบคงที่คือระบบแม่เหล็ก 17 ซึ่งไม่รวมอิทธิพลของสนามแม่เหล็กภายนอก (เนื่องจากการป้องกันของขดลวดวงจรแม่เหล็กของ ระบบ 17) จำนวนรวมของมวลขององค์ประกอบ 12, 13, 14, 15 มวลของลูกตุ้ม 9 รวมถึงตำแหน่งสัมพัทธ์ (สัมพันธ์กับระนาบแนวนอนที่ผ่านลูกตุ้ม CG) บนขอบของลูกตุ้มจะกำหนดช่วงเวลา ความเฉื่อย I และตำแหน่งของลูกตุ้ม CG หากละเลยแรงเสียดทานในส่วนรองรับของหน่วยกลิ้ง 10 การแสดงออกของคุณลักษณะแอมพลิจูดความถี่ (AFC) สามารถแสดงเป็น = โดยที่ A out คือความกว้างของการเคลื่อนที่ของคอนแทคเตอร์ 12 ของทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์ลูกตุ้ม Ain คือความกว้างของการเคลื่อนที่ของอินพุตในแนวตั้ง - 6.28 F - ความถี่วงกลมของเอฟเฟกต์การสั่นสะเทือน F - ความถี่การสั่นสะเทือน; โอ = - ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้ม
bc - การลดทอนสัญญาณ (เลือกระหว่างกระบวนการตั้งค่า)
R - ระยะห่างจากแกนหมุน การเคลื่อนที่แบบหมุนของลูกตุ้มแนวตั้ง 9 จะถูกแปลงโดยการปิด 12 และขดลวด 16 ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า ฮาล์ฟบริดจ์แบบเหนี่ยวนำซึ่งใช้ตัวแปลงดิสเพลสเมนต์ดิสเพลสเมนต์ลูกตุ้มถูกสร้างขึ้นนั้นใช้พลังงานจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่มีความถี่ 5 kHz และแอมพลิจูดสูงถึง 30 V (ส่วนใหญ่เป็น 25 V) ระบบแม่เหล็กไฟฟ้า 13, 14, 17 ซึ่งรองรับลูกตุ้ม 9 ในสถานะหยุดทำงานนั้นใช้พลังงานจากโคลงปัจจุบันซึ่งเชื่อมต่อด้วยสายเคเบิล KUGVEV ng (ผ่านสายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าสลับ 5 kHz) และสายเคเบิล KVVGE ng (ผ่านสายไฟ กระแสตรง- เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวได้รับการทดสอบและยืนยันประสิทธิภาพแล้ว เครื่องวัดแผ่นดินไหวมีขนาดกะทัดรัด (ขนาด: ความสูงของตัวเครื่อง H = 350 มม. 0.5, เส้นผ่านศูนย์กลาง d = 74 มม. 0.5) เนื่องจากมีการใช้ส่วนประกอบโครงสร้างบางอย่างเพื่อทำหน้าที่หลายอย่าง ดังนั้นโหนด 13, 14, 17 นอกเหนือจากการสร้างแรงคู่ชดเชยแล้ว ฟังก์ชั่นเพิ่มเติมสิ่งที่ทำให้ชื้น มีด 20, 21 นอกเหนือจากการทำหน้าที่ของแกนหมุนแล้ว ยังมีหน้าที่รักษาหน้าสัมผัสภายใต้การรับน้ำหนักเกินมากกว่า 1 g เนื่องจากการจัดเรียงที่ตรงกันข้าม องค์ประกอบทั้งหมดที่วางอยู่บนลูกตุ้ม นอกเหนือจากการทำงานโดยตรงแล้ว ยังสร้างโมเมนต์ความเฉื่อยเพิ่มเติมโดยมุ่งเป้าไปที่การลดความถี่เรโซแนนซ์เนื่องจากการวางตำแหน่งต่อพ่วงอย่างสมมาตรสัมพันธ์กับศูนย์กลางศูนย์กลางของลูกตุ้ม นอกเหนือจากฟังก์ชันการป้องกันแล้ว ตัวเรือน 1 ยังมีส่วนร่วมในการสร้างปัจจัยด้านคุณภาพของความถี่เรโซแนนซ์ตามธรรมชาติของแชสซี 5 ที่ลดลงผ่านการใช้ระบบยึด (น็อต 6) และเนื่องจากการกดที่พอดีของแชสซี 5 ในตัวเครื่อง 1. การใช้สิ่งประดิษฐ์นี้จะช่วยปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการดำเนินงานของหน่วยอุตสาหกรรมในพื้นที่ที่มีแผ่นดินไหว มีความไวสูงในพื้นที่ ความถี่ต่ำ(0.1-2 Hz) ทำให้อุปกรณ์นี้ขาดไม่ได้ในการตรวจสอบการโจมตีของสถานการณ์ฉุกเฉิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงงานวัตถุระเบิดที่ใช้พลังงานนิวเคลียร์

เรียกร้อง

SEISMOGRAPH ที่มีตัวเรือนแบบปิดผนึกซึ่งมีแชสซี ลูกตุ้ม หน่วยกลิ้ง ตัวแปลงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของการเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม หน่วยชดเชยโมเมนต์แรงโน้มถ่วง อุปกรณ์หน่วงแม่เหล็กไฟฟ้า และองค์ประกอบของสายสื่อสารกับเครื่องบันทึก ตั้งอยู่ โดยมีลักษณะเฉพาะดังนี้ ตัวแปลงสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าของการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มช่วงเวลาของการชดเชยแรงแรงโน้มถ่วงของหน่วยและอุปกรณ์ลดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าทำจากสองระบบที่เหมือนกันซึ่งวางอย่างสมมาตรสัมพันธ์กับเครื่องบินที่ผ่านจุดศูนย์ถ่วงของลูกตุ้มและตั้งฉากกับแกนหมุนของมัน ในขณะที่ลูกตุ้มทำเป็นรูปทรงกระบอกกลวงที่ยื่นออกมา และชุดกลิ้งทำเป็นรูปมีดคู่หนึ่ง ซึ่งหนึ่งในนั้นยึดแน่นเป็นทรงกระบอก และมีดอีกอันเชื่อมต่อกับ แชสซีผ่านองค์ประกอบยืดหยุ่นและวางมีดตรงข้ามกันโดยมีความเป็นไปได้ในการตั้งค่าเส้นกึ่งกลางของขอบโค้งมนตามแนวเส้นตรงเส้นเดียวหน่วยชดเชยทำในรูปแบบของระบบแม่เหล็กที่ติดตั้งโคแอกเซียลซึ่งติดตั้งอยู่บนแชสซี , และขดลวดตาบอดกลวง ขดลวดซึ่งวางอยู่บนโครงที่ทำจากวัสดุที่ไม่เป็นแม่เหล็กนำไฟฟ้า ติดตั้งอย่างแน่นหนาบนลูกตุ้ม ซึ่งมีการติดตั้งองค์ประกอบแบบพาสซีฟของอุปกรณ์ทำให้หมาด ๆ และทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์ดิสเพลสเมนต์ลูกตุ้ม และระบบแม่เหล็ก ของอุปกรณ์ทำให้หมาด ๆ และทรานสดิวเซอร์ดิสเพลสเมนต์ถูกยึดไว้กับแชสซี ในขณะที่องค์ประกอบเชิงรับของทรานสดิวเซอร์สำหรับการเคลื่อนที่ของลูกตุ้ม หน่วยชดเชยโมเมนต์แรงโน้มถ่วง และอุปกรณ์ทำให้หมาด ๆ อยู่ที่ปลายตรงข้ามของลูกตุ้มทรงกระบอก

ตั้งแต่สมัยโบราณ แผ่นดินไหวถือเป็นภัยพิบัติทางธรรมชาติที่เลวร้ายที่สุดเหตุการณ์หนึ่ง เรารับรู้โดยไม่รู้ตัวว่าพื้นผิวโลกเป็นสิ่งที่แข็งแกร่งและมั่นคงอย่างไม่สั่นคลอน ซึ่งเป็นรากฐานของการดำรงอยู่ของเรา

หากรากฐานนี้เริ่มสั่นไหว อาคารหินพัง เปลี่ยนเส้นทางแม่น้ำ และสร้างภูเขาแทนที่ราบ นี่น่ากลัวมาก จึงไม่น่าแปลกใจที่ผู้คนพยายามทำนายเพื่อที่จะมีเวลาหลบหนีโดยการหลบหนีจากพื้นที่อันตราย นี่คือวิธีการสร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวคืออะไร?

คำ "เครื่องวัดแผ่นดินไหว"มีต้นกำเนิดจากภาษากรีกและประกอบด้วยคำสองคำ: "seismos" - การสั่น, การสั่นสะเทือน และ "grapho" - การเขียน, การบันทึก นั่นคือเครื่องวัดแผ่นดินไหวเป็นอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อบันทึกการสั่นสะเทือนของเปลือกโลก

เครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกที่กล่าวถึงซึ่งยังคงอยู่ในประวัติศาสตร์ถูกสร้างขึ้นในประเทศจีนเมื่อเกือบสองพันปีก่อน นักวิทยาศาสตร์นักดาราศาสตร์ Zhang Hen ได้สร้างชามทองสัมฤทธิ์ขนาดใหญ่ 2 เมตรสำหรับจักรพรรดิจีน ผนังซึ่งมีมังกรแปดตัวรองรับ ในปากของมังกรแต่ละตัวมีลูกบอลหนักวางอยู่

ลูกตุ้มถูกแขวนไว้ในชามซึ่งเมื่อถูกกระแทกจากใต้ดินก็กระแทกเข้ากับผนังทำให้ปากของมังกรตัวหนึ่งเปิดออกและปล่อยลูกบอลตกลงไปตรงปากของคางคกสีบรอนซ์ขนาดใหญ่ตัวหนึ่งนั่งอยู่ รอบชาม ตามคำอธิบาย อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถบันทึกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในระยะทางสูงสุด 600 กม. จากสถานที่ที่ติดตั้ง

พูดอย่างเคร่งครัด เราแต่ละคนสามารถสร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบง่ายๆ ได้ด้วยตัวเอง ในการทำเช่นนี้ ให้แขวนตุ้มน้ำหนักโดยให้ปลายแหลมอยู่เหนือพื้นผิวเรียบพอดี การสั่นสะเทือนใด ๆ บนพื้นจะทำให้น้ำหนักสั่นไหว หากคุณปัดพื้นที่ภายใต้ภาระด้วยผงชอล์กหรือแป้งแถบที่วาดโดยปลายแหลมของน้ำหนักจะบ่งบอกถึงความแรงและทิศทางของการสั่นสะเทือน

จริงอยู่เครื่องวัดแผ่นดินไหวดังกล่าวไม่เหมาะสำหรับผู้ที่อาศัยอยู่ในเมืองใหญ่ซึ่งมีบ้านตั้งอยู่ติดกับถนนที่พลุกพล่าน รถบรรทุกขนาดใหญ่ที่แล่นผ่านจะทำให้ดินสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการสั่นเล็กน้อยของลูกตุ้ม

เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่นักวิทยาศาสตร์ใช้

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบแรกที่มีการออกแบบสมัยใหม่คิดค้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย เจ้าชายบี. โกลิทซิน ซึ่งใช้การแปลงพลังงานการสั่นสะเทือนทางกลเป็นกระแสไฟฟ้า

การออกแบบค่อนข้างเรียบง่าย: ตุ้มน้ำหนักถูกแขวนไว้บนสปริงแนวตั้งหรือแนวนอน และมีปากกาบันทึกติดอยู่ที่ปลายอีกด้านของตุ้มน้ำหนัก

มีการใช้เทปกระดาษแบบหมุนเพื่อบันทึกการสั่นสะเทือนของโหลด ยิ่งแรงกดมากเท่าไร ปากกาก็จะยิ่งเบนออกไปและสปริงจะแกว่งนานขึ้น ตุ้มน้ำหนักแนวตั้งช่วยให้คุณบันทึกแรงกระแทกในแนวนอนได้ และในทางกลับกัน เครื่องบันทึกแนวนอนจะบันทึกแรงกระแทกในระนาบแนวตั้ง ตามกฎแล้วการบันทึกแนวนอนจะดำเนินการในสองทิศทาง: เหนือ - ใต้และตะวันตก - ตะวันออก

เหตุใดจึงต้องมีเครื่องวัดแผ่นดินไหว

บันทึกแผ่นดินไหวเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อศึกษารูปแบบการเกิดแรงสั่นสะเทือน สิ่งนี้กระทำโดยวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าวิทยาแผ่นดินไหว สิ่งที่น่าสนใจที่สุดสำหรับนักแผ่นดินไหววิทยาคือพื้นที่ที่อยู่ในบริเวณที่เรียกว่าแผ่นดินไหว ซึ่งอยู่ในโซนรอยเลื่อนของเปลือกโลก ที่นั่นการเคลื่อนไหวของชั้นหินใต้ดินขนาดใหญ่ก็เป็นเรื่องปกติเช่นกันเช่น สิ่งที่มักทำให้เกิดแผ่นดินไหว

ตามกฎแล้วแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จะไม่เกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด นำหน้าด้วยแรงกระแทกเล็กๆ น้อยๆ ที่มีลักษณะพิเศษจนแทบมองไม่เห็น ด้วยการเรียนรู้ที่จะทำนายแผ่นดินไหว ผู้คนจะสามารถหลีกเลี่ยงการเสียชีวิตจากภัยพิบัติเหล่านี้ และลดความเสียหายทางวัตถุที่เกิดขึ้นได้

- เครื่องวัดแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหว(มีต้นกำเนิดมาจากภาษากรีกและเกิดจากคำสองคำ: “ แผ่นดินไหว" - สั่น สั่น และ " กราโฟ" - เขียนบันทึก) - พิเศษ อุปกรณ์วัดซึ่งใช้ในวิทยาแผ่นดินไหวเพื่อตรวจจับและบันทึกคลื่นแผ่นดินไหวทุกประเภท

สมัยโบราณ

ประเทศจีนมีชื่อเสียงในด้านสิ่งประดิษฐ์ แต่น่าเสียดายที่พวกมันล้าสมัยและเปลี่ยนแปลงไป กระดาษได้พัฒนาไปสู่สื่อดิจิทัล ดินปืนกลายเป็น "ของเหลว" มานานแล้ว และแม้แต่เข็มทิศก็มีให้เลือกมากกว่าหนึ่งโหล หรือตัวอย่าง เครื่องวัดแผ่นดินไหว อุปกรณ์ทันสมัยสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของโลกดูแข็งแกร่งเหมือนเครื่องจับเท็จหรืออุปกรณ์สอดแนม มันไม่เหมือนกับเครื่องวัดแผ่นดินไหวครั้งแรกเลย - รูปลักษณ์ที่ดูไร้สาระเล็กน้อย แต่ค่อนข้างแม่นยำ มันถูกประดิษฐ์ขึ้นในสมัยราชวงศ์ฮั่น (ค.ศ. 25-220) โดยนักวิทยาศาสตร์ จางเหิง

ผู้สร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกเกิดที่เมืองหนานหยาง (มณฑลเหอหนาน) ฮันแสดงความรักต่อวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ยังเป็นเด็ก ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เขาเข้าสู่ประวัติศาสตร์จีนและทำสิ่งต่างๆ ที่เป็นประโยชน์มากมายในด้านดาราศาสตร์และคณิตศาสตร์ บันทึกทางประวัติศาสตร์ในสมัยนั้นบ่งชี้ว่านักประดิษฐ์คนนี้มีความสงบและสมดุล และพยายามเก็บตัวเงียบๆ นอกจากความหลงใหลในวิทยาศาสตร์แล้ว Zhang Heng ยังรู้วิธีเขียนบทกวีอีกด้วย

ผู้ประดิษฐ์เครื่องวัดแผ่นดินไหว

แผ่นดินไหว – ความไม่สมดุลระหว่างหยินและหยางในสมัยโบราณเชื่อกันว่าแผ่นดินไหวเป็นสัญญาณที่ไร้ความกรุณาและเป็นความโกรธเกรี้ยวของสวรรค์ ในปรัชญาจีนโบราณ ได้มีการคิดค้นคำสอนพิเศษขึ้นเพื่อตรวจสอบความสมดุลระหว่างพลังทั้งสองของหยินและหยาง โดยธรรมชาติแล้ว วิทยาศาสตร์นี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มีการอธิบายปรากฏการณ์เช่นแผ่นดินไหว ตามคำกล่าวของชาวจีนในสมัยนั้น แผ่นดินสั่นสะเทือนด้วยเหตุผลบางอย่าง แต่เป็นเพราะความไม่สมดุลของโลก

เหตุใดบางครั้งแผ่นดินไหวจึงเกิดขึ้นซึ่งพลังดังกล่าวสามารถนำไปสู่ภัยพิบัติได้? ทุกอย่างเป็นผลมาจากการตัดสินใจที่ผิดพลาดของผู้ปกครองจีน ภาษีเพิ่มขึ้นหรือไม่? สวรรค์จะลงโทษจีนด้วยแผ่นดินไหว! สงครามเริ่มต้นขึ้น? พบกับปัญหา! มีการอธิบายแผ่นดินไหวส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในขณะนั้นอย่างละเอียดถี่ถ้วน นักประวัติศาสตร์ถือว่าการเขียนเกี่ยวกับทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในวันที่ไม่เอื้ออำนวยเช่นนี้เป็นสิ่งสำคัญ

จากการวิจัยของจางเหิง พบว่าแผ่นดินไหวเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติซึ่งสามารถทราบล่วงหน้าได้ เพื่อจุดประสงค์นี้เขาได้สร้างเครื่องวัดแผ่นดินไหว

หลักการทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวของจีนเครื่องแรก

รูปแบบการทำงานของอุปกรณ์มีดังนี้:

เมื่อเกิดแผ่นดินไหว แรงสั่นสะเทือนครั้งแรกของโลกทำให้เครื่องตรวจจับสั่นสะเทือน

ในเวลาเดียวกัน ลูกบอลที่ถูกวางไว้ในมังกรก็เริ่มเคลื่อนไหว

จากนั้นเขาก็ตกลงจากปากของสัตว์เลื้อยคลานในตำนานเข้าไปในปากของคางคกโดยตรง

หลักการทำงานของเครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบจีน
ขณะที่ลูกบอลตกลงมา ก็ได้ยินเสียงดังกึกก้องที่เป็นลักษณะเฉพาะ น่าประหลาดใจที่เครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกยังระบุทิศทางที่จุดศูนย์กลางของแผ่นดินไหวอยู่ด้วย (สำหรับสิ่งนี้ มีมังกรเพิ่มเติมติดอยู่กับอุปกรณ์) ตัวอย่างเช่นหากลูกบอลหลุดออกจากมังกรจากทางทิศตะวันออกของอุปกรณ์ก็คาดว่าจะเกิดปัญหาทางทิศตะวันตก

เครื่องวัดแผ่นดินไหวชิ้นแรกไม่เพียงแต่เป็นวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางศิลปะอีกด้วย เหตุใดการออกแบบจึงมีมังกรและคางคกด้วย? พวกเขาเป็นสัญลักษณ์ทางปรัชญาของเวลา ดังนั้น มังกรก็คือหยิน และคางคกก็คือหยาง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้เป็นสัญลักษณ์ของความสมดุลระหว่าง "ขึ้น" และ "ลง" แม้จะมีการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมด จางเหิงก็ไม่ลืมที่จะสานต่อความเชื่อดั้งเดิมเข้ากับสิ่งประดิษฐ์ของเขา

โชคชะตาคือผู้ร้าย

ชะตากรรมของนักวิทยาศาสตร์โบราณหลายคนไม่ได้โรยด้วยกลีบกุหลาบมากที่สุด (บางคนถึงกับถูกเผาทั้งเป็นเพราะความเชื่อของพวกเขา) แท้จริงแล้ว การประดิษฐ์บางสิ่งที่จะเชิดชูคุณมานานหลายศตวรรษเป็นสิ่งหนึ่งที่จะทำให้คุณได้รับความชื่นชม และเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่จะทำให้คุณได้รับความชื่นชมจากคนรุ่นราวคราวเดียวกัน แม้แต่จางเหิงก็ไม่สามารถหลีกเลี่ยงความสงสัยได้เมื่อสาธิตเครื่องวัดแผ่นดินไหวให้จักรพรรดิชุนหยางเจี๋ยดู ข้าราชบริพารตอบสนองต่อสิ่งประดิษฐ์ของนักวิทยาศาสตร์ด้วยความไม่ไว้วางใจอย่างมาก

ความกังขาคลางแคลงใจเล็กน้อยในปีคริสตศักราช 138 เมื่อเครื่องวัดแผ่นดินไหวของจางเหิงบันทึกแผ่นดินไหวในภูมิภาคหลงซี แต่หลังจากพิสูจน์ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวทำงานได้สำเร็จในภาคสนาม ผู้คนส่วนใหญ่ก็ยังกลัวจางเหิง ใช่แล้ว คนจีนโบราณไม่ได้ขาดความเชื่อโชคลาง

เครื่องวัดแผ่นดินไหวของจีน

สำเนาถูกต้องของอุปกรณ์

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบดั้งเดิมได้จมลงสู่การลืมเลือนไปนานแล้ว อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ชาวจีนและชาวต่างชาติที่ค้นคว้าผลงานของ Zhang Heng สามารถสร้างสิ่งประดิษฐ์ของเขาขึ้นมาใหม่ได้ การทดสอบล่าสุดยืนยันว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหวของจีนโบราณสามารถตรวจจับแผ่นดินไหวได้ด้วยความแม่นยำเกือบเท่าอุปกรณ์สมัยใหม่

เครื่องวัดแผ่นดินไหวของจีนในพิพิธภัณฑ์
ปัจจุบัน เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวโบราณที่สร้างขึ้นใหม่ถูกเก็บรักษาไว้ที่ห้องนิทรรศการของพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์จีนในกรุงปักกิ่ง

ศตวรรษที่ 19

ในยุโรป แผ่นดินไหวเริ่มมีการศึกษาอย่างจริงจังในเวลาต่อมา

ในปี ค.ศ. 1862 หนังสือ “แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในเนเปิลส์ในปี ค.ศ. 1857: หลักการพื้นฐานของการสังเกตแผ่นดินไหว” ได้รับการตีพิมพ์โดยวิศวกรชาวไอริช Robert Malet Malet เดินทางไปอิตาลีและวาดแผนที่ของดินแดนที่ได้รับผลกระทบโดยแบ่งออกเป็นสี่โซน โซนที่ Malet นำเสนอแสดงถึงระดับความรุนแรงของการสั่นแรกที่ค่อนข้างดั้งเดิม แต่วิทยาแผ่นดินไหวในฐานะวิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนาเฉพาะเมื่อมีการปรากฏตัวอย่างกว้างขวางและการแนะนำเครื่องมือสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดินเช่นกับการถือกำเนิดของเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางวิทยาศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1855 ชาวอิตาลี ลุยจิ ปาลมิเอรี ได้ประดิษฐ์เครื่องวัดแผ่นดินไหวที่สามารถบันทึกแผ่นดินไหวในระยะไกลได้ มันทำงานบนหลักการดังต่อไปนี้: ในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว ปรอทจะหกจากปริมาตรทรงกลมไปยังภาชนะพิเศษ ขึ้นอยู่กับทิศทางของการสั่นสะเทือน ตัวบ่งชี้การสัมผัสพร้อมกับภาชนะจะหยุดนาฬิกาโดยระบุเวลาที่แน่นอน และกระตุ้นให้เกิดการบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นบนถังซัก

ในปี พ.ศ. 2418 Filippo Sechi นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีอีกคนหนึ่งได้ออกแบบเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่เปิดนาฬิกาในขณะที่เกิดการสั่นสะเทือนครั้งแรกและบันทึกการสั่นสะเทือนครั้งแรก บันทึกแผ่นดินไหวครั้งแรกที่มาถึงเราถูกสร้างขึ้นโดยใช้อุปกรณ์นี้ในปี พ.ศ. 2430 หลังจากนั้นความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วก็เริ่มขึ้นในด้านการสร้างเครื่องมือสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดิน ในปี พ.ศ. 2435 กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษที่ทำงานในญี่ปุ่นได้สร้างอุปกรณ์ที่ค่อนข้างใช้งานง่ายเครื่องแรก นั่นคือ เครื่องตรวจวัดแผ่นดินไหวของจอห์น มิลน์ ในปี 1900 เครือข่ายสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว 40 แห่งทั่วโลกที่ติดตั้งเครื่องมือของ Milne ได้เปิดดำเนินการแล้ว

ศตวรรษที่ XX

บี. โกลิทซิน
การออกแบบค่อนข้างเรียบง่าย: ตุ้มน้ำหนักถูกแขวนไว้บนสปริงในแนวตั้งหรือแนวนอน และปากกาบันทึกติดอยู่ที่ปลายอีกด้านของตุ้มน้ำหนัก

บทสรุป

ตามกฎแล้วแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จะไม่เกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด นำหน้าด้วยแรงกระแทกเล็กๆ น้อยๆ ที่มีลักษณะพิเศษจนแทบมองไม่เห็น ด้วยการเรียนรู้ที่จะทำนายแผ่นดินไหว ผู้คนจะสามารถหลีกเลี่ยงการเสียชีวิตจากภัยพิบัติเหล่านี้ และลดความเสียหายทางวัตถุที่เกิดขึ้นได้

เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการ แต่มีแผ่นดินไหวประมาณล้านครั้งเกิดขึ้นบนโลกของเราทุกปี! แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นอาการสั่นเล็กน้อย แผ่นดินไหวที่เกิดจากแรงทำลายล้างเกิดขึ้นไม่บ่อยมากนัก โดยเฉลี่ยทุกๆ สองสัปดาห์ โชคดีที่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ก้นมหาสมุทรและไม่ก่อให้เกิดปัญหาใด ๆ ต่อมนุษยชาติ เว้นแต่จะเกิดสึนามิอันเป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของแผ่นดินไหว

ทุกคนรู้ดีเกี่ยวกับผลที่ตามมาจากหายนะของแผ่นดินไหว: การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกทำให้ภูเขาไฟตื่นขึ้น คลื่นยักษ์พัดพาเมืองทั้งเมืองลงสู่มหาสมุทร รอยเลื่อนและแผ่นดินถล่มทำลายอาคารต่างๆ ทำให้เกิดไฟไหม้และน้ำท่วม และคร่าชีวิตมนุษย์นับแสนคน

ดังนั้นผู้คนจึงพยายามศึกษาแผ่นดินไหวและป้องกันผลที่ตามมาตลอดเวลา ดังนั้นอริสโตเติลในศตวรรษที่ 4 ก่อนที่ผมจะ. จ. เชื่อว่ากระแสน้ำวนในชั้นบรรยากาศทะลุผ่านพื้นดินซึ่งมีช่องว่างและรอยแยกมากมาย น้ำวนทวีความรุนแรงขึ้นด้วยไฟและหาทางออก ทำให้เกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด อริสโตเติลยังสังเกตการเคลื่อนที่ของดินระหว่างเกิดแผ่นดินไหวและพยายามจำแนกประเภทโดยระบุการเคลื่อนไหวหกประเภท: ขึ้นและลง จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง ฯลฯ

ความพยายามครั้งแรกในการสร้างอุปกรณ์ทำนายแผ่นดินไหวเป็นของนักปรัชญาและนักดาราศาสตร์ชาวจีน จางเหิง ในประเทศจีน ภัยพิบัติทางธรรมชาติเหล่านี้เกิดขึ้นและเกิดขึ้นบ่อยมาก นอกจากนี้ ยังมีแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ที่สุดสามในสี่ครั้งในประวัติศาสตร์ของมนุษย์เกิดขึ้นในประเทศจีน และในปี 132 จางเหิงได้ประดิษฐ์อุปกรณ์ซึ่งเขาตั้งชื่อว่า Houfeng "ใบพัดตรวจอากาศแผ่นดินไหว" ซึ่งสามารถบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นผิวโลกและทิศทางของการแพร่กระจายของพวกมัน Hoofeng กลายเป็นเครื่องวัดแผ่นดินไหวเครื่องแรกของโลก (จากภาษากรีกว่า "oscillation" และ grapho "write") ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับตรวจจับและบันทึกคลื่นแผ่นดินไหว

ผลที่ตามมาของแผ่นดินไหวที่ซานฟรานซิสโกในปี 1906

พูดอย่างเคร่งครัดอุปกรณ์นี้เป็นเหมือนเครื่องวัดแผ่นดินไหว (จากภาษากรีก skopeo "ฉันดู") เพราะการอ่านไม่ได้ถูกบันทึกโดยอัตโนมัติ แต่ด้วยมือของผู้สังเกตการณ์

Hoofeng ทำจากทองแดงรูปร่างคล้ายภาชนะใส่ไวน์ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 180 ซม. และมีผนังบาง ด้านนอกเรือมีมังกรแปดตัว หัวมังกรชี้ไปทางแปดทิศทาง: ตะวันออก, ใต้, ตะวันตก, เหนือ, ตะวันออกเฉียงเหนือ, ตะวันออกเฉียงใต้, ตะวันตกเฉียงเหนือ และตะวันตกเฉียงใต้ มังกรแต่ละตัวถือลูกบอลทองแดงไว้ในปาก และมีคางคกอ้าปากอยู่ใต้หัว สันนิษฐานว่ามีการติดตั้งลูกตุ้มที่มีแท่งในแนวตั้งภายในเรือซึ่งติดอยู่กับหัวของมังกร เมื่อผลของการกระแทกใต้ดิน ลูกตุ้มเริ่มเคลื่อนที่ ไม้ที่เชื่อมต่อกับหัวหันหน้าไปทางทิศทางของการกระแทกก็เปิดปากของมังกร และลูกบอลก็กลิ้งออกมาจากปากของคางคกที่เกี่ยวข้อง หากมีลูกบอลสองลูกกลิ้งออกมา ก็ถือว่ามีความแรงของแผ่นดินไหวได้ หากอุปกรณ์อยู่ที่จุดศูนย์กลาง ลูกบอลทั้งหมดก็จะกลิ้งออกมา ผู้สังเกตการณ์สามารถบันทึกเวลาและทิศทางของแผ่นดินไหวได้ทันที อุปกรณ์นี้มีความไวสูง: ตรวจจับได้แม้กระทั่งแรงสั่นสะเทือนเล็กน้อย ซึ่งศูนย์กลางอยู่ห่างจากศูนย์กลางออกไป 600 กม. ในปี 138 เครื่องวัดแผ่นดินไหวนี้ระบุแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในภูมิภาคหลงซีได้อย่างแม่นยำ

ในยุโรป แผ่นดินไหวเริ่มมีการศึกษาอย่างจริงจังในเวลาต่อมา ในปี ค.ศ. 1862 หนังสือ “แผ่นดินไหวครั้งใหญ่ในเนเปิลส์ในปี ค.ศ. 1857: หลักการพื้นฐานของการสังเกตแผ่นดินไหว” ได้รับการตีพิมพ์โดยวิศวกรชาวไอริช Robert Malet Malet เดินทางไปอิตาลีและวาดแผนที่ของดินแดนที่ได้รับผลกระทบโดยแบ่งออกเป็นสี่โซน โซนที่ Malet นำเสนอแสดงถึงระดับความรุนแรงของการสั่นแรกที่ค่อนข้างดั้งเดิม

แต่วิทยาแผ่นดินไหวในฐานะวิทยาศาสตร์เริ่มพัฒนาเฉพาะเมื่อมีการปรากฏตัวอย่างกว้างขวางและการแนะนำเครื่องมือสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือนของพื้นดินเช่นกับการถือกำเนิดของเครื่องวัดแผ่นดินไหวทางวิทยาศาสตร์

เครื่องวัดแผ่นดินไหวประกอบด้วยลูกตุ้มแบบใดแบบหนึ่งและระบบสำหรับบันทึกการสั่นสะเทือน ตามวิธีการบันทึกการสั่นของลูกตุ้ม เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์ที่มีการลงทะเบียนโดยตรง ทรานสดิวเซอร์การสั่นสะเทือนทางกล และเครื่องวัดแผ่นดินไหวพร้อมข้อมูลป้อนกลับ

เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบบันทึกโดยตรงใช้วิธีการบันทึกแบบกลไกหรือแบบออปติคัล ในขั้นต้น ด้วยวิธีการบันทึกเชิงกล ปากกาถูกวางไว้ที่ปลายลูกตุ้ม โดยขีดเส้นบนกระดาษรมควัน จากนั้นจึงปิดด้วยสารยึดติด แต่ลูกตุ้มของเครื่องวัดแผ่นดินไหวที่มีการบันทึกเชิงกลได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการเสียดสีของปากกาบนกระดาษ เพื่อลดอิทธิพลนี้ จำเป็นต้องมีมวลลูกตุ้มที่มีขนาดใหญ่มาก

ด้วยวิธีการบันทึกด้วยแสง กระจกได้รับการแก้ไขบนแกนหมุนซึ่งส่องสว่างผ่านเลนส์ และลำแสงสะท้อนก็ตกลงบนกระดาษภาพถ่ายที่พันอยู่บนดรัมที่กำลังหมุน

วิธีการบันทึกโดยตรงยังคงใช้อยู่ในโซนที่เกิดแผ่นดินไหวซึ่งมีการเคลื่อนที่ของพื้นดินค่อนข้างมาก แต่หากต้องการบันทึกการเกิดแผ่นดินไหวที่อ่อนแรงและในระยะห่างจากแหล่งกำเนิดมาก จำเป็นต้องเพิ่มการสั่นของลูกตุ้มให้รุนแรงขึ้น สิ่งนี้ดำเนินการโดยตัวแปลงการเคลื่อนไหวทางกลต่างๆเป็นกระแสไฟฟ้า

แผนภาพการแพร่กระจายของคลื่นแผ่นดินไหวจากแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว หรือศูนย์กลางแผ่นดินไหว (ด้านล่าง) และศูนย์กลางแผ่นดินไหว (ด้านบน)

การเปลี่ยนแปลงของการสั่นสะเทือนทางกลถูกเสนอครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย บอริส โบริโซวิช โกลิทซิน ในปี 1902 เป็นการบันทึกแบบกัลวาโนเมตริกโดยใช้วิธีอิเล็กโทรไดนามิก ขดลวดเหนี่ยวนำที่ติดอยู่กับลูกตุ้มอย่างแน่นหนาถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กถาวร เมื่อลูกตุ้มแกว่ง ฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนไป แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้นในขดลวด และกระแสไฟฟ้าจะถูกบันทึกด้วยกัลวาโนมิเตอร์แบบกระจก ลำแสงพุ่งตรงไปที่กระจกกัลวาโนมิเตอร์ และลำแสงสะท้อนก็ตกลงบนกระดาษภาพถ่ายเช่นเดียวกับวิธีเชิงแสง เครื่องวัดแผ่นดินไหวดังกล่าวได้รับการยอมรับทั่วโลกมานานหลายทศวรรษ

เมื่อเร็ว ๆ นี้สิ่งที่เรียกว่าตัวแปลงพาราเมตริกได้กลายเป็นที่แพร่หลาย ในคอนเวอร์เตอร์เหล่านี้ การเคลื่อนที่ทางกล (การเคลื่อนที่ของมวลลูกตุ้ม) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์บางตัว วงจรไฟฟ้า(ตัวอย่างเช่น, ความต้านทานไฟฟ้า, ความจุไฟฟ้า, ตัวเหนี่ยวนำ, ฟลักซ์ส่องสว่าง ฯลฯ)

บี. โกลิทซิน.

แก้ไขสถานีแผ่นดินไหว อุปกรณ์ที่ติดตั้งที่นั่นจะบันทึกการสั่นสะเทือนในดินแม้เพียงเล็กน้อย

การติดตั้งแบบเคลื่อนที่สำหรับการวิจัยทางธรณีฟิสิกส์และแผ่นดินไหว

การเปลี่ยนพารามิเตอร์นี้จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรและในกรณีนี้ เป็นการกระจัดของลูกตุ้ม (ไม่ใช่ความเร็ว) ที่กำหนดขนาดของสัญญาณไฟฟ้า จากหลากหลาย ตัวแปลงพารามิเตอร์ในการวัดแผ่นดินไหว มีสองประเภทหลักที่ใช้คือเซลล์แสงอาทิตย์และตัวเก็บประจุ ที่นิยมมากที่สุดคือตัวแปลง Benioff แบบ capacitive ในเกณฑ์การคัดเลือก หลักเกณฑ์หลักคือความเรียบง่ายของอุปกรณ์ ความเป็นเชิงเส้น ระดับเสียงต่ำ และประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามารถไวต่อการสั่นสะเทือนในแนวตั้งหรือแนวนอนของโลก ในการสังเกตการเคลื่อนที่ของดินในทุกทิศทาง โดยปกติจะใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวสามเครื่อง ได้แก่ เครื่องหนึ่งที่มีลูกตุ้มแนวตั้ง และอีกสองเครื่องมีลูกตุ้มแนวนอนที่หันไปทางทิศตะวันออกและทิศเหนือ การออกแบบลูกตุ้มแนวตั้งและแนวนอนแตกต่างกันดังนั้นจึงค่อนข้างยากที่จะบรรลุเอกลักษณ์ความถี่ที่สมบูรณ์

ด้วยการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์และตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์เกี่ยวกับแผ่นดินไหวได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก ขณะนี้สามารถบันทึกและวิเคราะห์สัญญาณแบบเรียลไทม์จากเซ็นเซอร์แผ่นดินไหวหลายตัวพร้อมกันได้ และคำนึงถึงสเปกตรัมสัญญาณด้วย นี่เป็นการก้าวกระโดดขั้นพื้นฐานในเนื้อหาข้อมูลของการวัดแผ่นดินไหว

เครื่องวัดแผ่นดินไหวใช้เพื่อศึกษาปรากฏการณ์แผ่นดินไหวเป็นหลัก ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา จึงเป็นไปได้ที่จะระบุความแรงของแผ่นดินไหว สถานที่ที่เกิดแผ่นดินไหว ความถี่ของการเกิดขึ้นในสถานที่ที่กำหนด และสถานที่หลักที่เกิดแผ่นดินไหวด้วยเครื่องมือ

อุปกรณ์สถานีแผ่นดินไหวในประเทศนิวซีแลนด์

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของโลกยังได้มาจากข้อมูลแผ่นดินไหวโดยการตีความสนามคลื่นไหวสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวและการระเบิดที่รุนแรงและสังเกตได้บนพื้นผิวโลก

นอกจากนี้ยังใช้การบันทึกคลื่นแผ่นดินไหวเพื่อศึกษาโครงสร้างของเปลือกโลกด้วย ตัวอย่างเช่น การศึกษาในช่วงทศวรรษปี 1950 แสดงให้เห็นว่าความหนาของชั้นเปลือกโลกและความเร็วของคลื่นในชั้นเปลือกโลกนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่ ในเอเชียกลางความหนาของเปลือกโลกถึง 50 กม. และในญี่ปุ่น -15 กม. มีการสร้างแผนที่แสดงความหนาของเปลือกโลก

เราคาดหวังได้ว่าเทคโนโลยีใหม่ๆ ในวิธีการวัดแรงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วงจะปรากฏขึ้นเร็วๆ นี้ เป็นไปได้ว่าเครื่องวัดแผ่นดินไหวรุ่นใหม่จะสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงในจักรวาลได้

การบันทึกแผ่นดินไหว

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังพัฒนาโครงการสร้างระบบเตือนภัยแผ่นดินไหวผ่านดาวเทียม โครงการหนึ่งคือเรดาร์รูรับแสงแบบอินเทอร์เฟอโรเมตริก-สังเคราะห์ (InSAR) เรดาร์นี้หรือเรียกว่าเรดาร์ ติดตามการกระจัดของแผ่นเปลือกโลกในบางพื้นที่ และด้วยข้อมูลที่ได้รับ แม้แต่การกระจัดที่ละเอียดอ่อนก็สามารถบันทึกได้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าด้วยความไวนี้ ทำให้สามารถระบุพื้นที่ที่มีความเครียดสูงและโซนอันตรายจากแผ่นดินไหวได้แม่นยำยิ่งขึ้น