Millel põhineb seismograafi tööpõhimõte? Mõõteriistad seismograaf

Igat tüüpi seismiliste lainete tuvastamiseks ja salvestamiseks kasutatakse spetsiaalseid seadmeid - seismograafid. Enamasti on seismograafil vedrukinnitusega raskus, mis maavärina ajal jääb liikumatuks, samas kui ülejäänud seade (kere, tugi) hakkab liikuma ja nihkuma koormuse suhtes. Mõned seismograafid on tundlikud horisontaalsete liikumiste suhtes, teised vertikaalsete liikumiste suhtes. Lained salvestatakse vibreeriva pliiatsi abil liikuvale paberlindile. Samuti on olemas elektroonilised seismograafid (ilma paberlindita).

Maavärina magnituud (ladina keelest magnitudo – tähtsus, tähtsus, suurus, suurus) on suurus, mis iseloomustab maavärina käigus seismiliste lainetena vabanevat energiat. Algse suurusjärgu skaala pakkus välja Ameerika seismoloog Charles Richter 1935. aastal, mistõttu seda suurusjärku nimetatakse tavaliselt Richteri skaalaks.

Richteri skaala sisaldab tavapärased üksused(1 kuni 9,5) - magnituudid, mis arvutatakse seismograafiga registreeritud vibratsioonide põhjal. Seda skaalat aetakse sageli segi maavärina intensiivsuse skaalaga punktides (12-pallilise süsteemi järgi), mis põhineb maavärina välistel ilmingutel (mõju inimestele, objektidele, hoonetele, loodusobjektidele). Maavärina toimumisel saab kõigepealt teada selle tugevus, mis määratakse seismogrammide põhjal, mitte aga selle intensiivsus, mis selgub alles mõne aja pärast, pärast tagajärgede kohta teabe saamist.

Seismiliste mõjude konstruktsioonide arvutamise teoorias (seismilisuse teooria), nagu ka muudes erinevate mehaaniliste süsteemide dünaamika valdkondades, kasutatakse tavaliselt arvutusi hajutatud ja diskreetsete parameetritega (mass). Diskreetsete parameetritega süsteem, kuigi oma olemuselt ligikaudne, on universaalsem ja sellest on võimalik saada lahendus mis tahes keerukusega süsteemile, mille tulemusena kasutatakse seda kõige sagedamini inseneriarvutustes.

Dünaamiliste projekteerimisskeemide saamiseks lõpliku arvu vabadusastmetega süsteemi kujul koondatakse süsteemi tegelik jaotatud mass vormi teatud kohtadesse. materiaalsed punktid. Tulemuseks on kaalutu süsteem, mis kannab teatud kogust kontsentreeritud massi. Süsteemi vabadusastmete arv on võrdne sõltumatute geomeetriliste parameetrite arvuga, mis määravad üheselt kontsentreeritud masside asukoha suvalisel ajahetkel.

Soovitatav on vaadeldava süsteemi massid koondada kohtadesse, kus on koondunud märkimisväärsed koormused. Arvutustulemuste usaldusväärsus ja täpsus sõltub suuresti projekteerimisskeemi edukast valikust ja selle vastavusest konstruktsiooni tegelikele töötingimustele.

Riis. 55Seismilise koormuse all oleva hoone arvutusskeem

Vaatleme näiteks seismilise mõju all olevate põrandate hoone arvutamise meetodit. Kontsentreerides konstruktsiooni massi põranda ja alusplaadi tasanditele, saame konsoolvarda kujul oleva süsteemi, mis on jäigalt vundamendi plaadi sisse põimitud ja mis asetseb elastse inertsiaalse vundamendi pinnal täieliku nakkumise tingimustes. (joonis 55).

Vaatleme varda ristvibratsioone tasapinnas (zy) Asetame koordinaatide süsteemi alguspunkti konstruktsiooni vundamendi raskuskeskmesse. Varda kõrguse jäikus varieerub vastavalt meelevaldsele seadusele. Varda deformatsiooni iseloomule piiranguid ei sea, välja arvatud lineaarse deformeeritavuse nõue.

Süsteemi asukoht suvalisel ajahetkel t > 0 määratakse lineaarsete horisontaalnihetega (),(i=1,2….n+1) (joonis 55).

Kuna maavärina ajal toimub vundamendimuldade liikumine maapinna vabal pinnal, eeldades konstruktsiooni puudumist, on see siin eelnevalt aktsepteeritud antud väärtus. Järelikult, kui õnnestub suurused (i=1,2,...,n+1) määrata, saame nende suuruste väärtuste kaudu suvalisel ajahetkel määrata antud süsteemi asukoha.

Sellest järeldub, et vaadeldaval süsteemil, millel on (n+1) kontsentreeritud masside arv, on (n + I) vabadusastmed.

Võnkumised lineaarne süsteem antud välise kinemaatilise mõju korral on see täielikult määratud selle inertsiaalsete ja deformatiivsete omadustega ning energia hajumise parameetritega. Vaadeldava süsteemi inertsiaalseid omadusi iseloomustavad kontsentreeritud massid (i=1,2,…,n+1) ja nende kõrguse jaotuse iseloom. Süsteemi deformatiivseid omadusi saab iseloomustada ühikuliste nihkete abil, mis kujutavad punktide i horisontaalset nihet punktis k rakendatud ühikulise horisontaaljõu toimest. Määratakse nihe vastuvõetud projekteerimisskeemi raames

Kus horisontaalsed liigutused punkt i punktis k rakenduva ühikulise horisontaaljõu toimest, mis on põhjustatud vastavalt: hoone konstruktsioonielementide deformatsioonidest; suhteline nihe vundamendiplaadi aluse ja aluse vahel; vundamendiplaadi alust aluse suhtes pöörates.

Avaldise saab kirjutada järgmisel kujul

Kuna vundamendiplaati peetakse absoluutselt jäigaks, siis kui i=n+1 või k=n+1 tuleks seda võtta Siin määratakse see Mohri valemiga; - on aluse kvaasistaatilise jäikuse koefitsiendid ühtlase nihke ja ebaühtlase surve või pinge korral ning nende väärtused saab määrata järgmiste seoste põhjal.

Kui kasutatakse järgmisi nimetusi: - põiklainete levimiskiirus pinnases; p - vundamendi muldade tihedus; Vundamendi plaadi aluse F-ala; - vundamendi plaadi aluse pindala inertsimoment x-telje suhtes.

Süsteemi võnkumiste käigus toimuva energia hajumise arvessevõtmiseks kasutame Voigti teooriat, mille kohaselt rakendatakse süsteemi liikumisseisundis kontsentreeritud massidele hajutavaid jõude, mille suurus on võrdeline süsteemi liikumiskiirusega. kontsentreeritud massid. Vaadeldava süsteemi proportsionaalsuskoefitsiendid määratakse valemiga

Suurusjärk - logaritmiline vibratsiooni vähenemine, iseloomustab energia hajumist vastavalt korrigeeritud Voigti hüpoteesile, mis on tingitud konstruktsioonimaterjalide sisemisest mitteelastsusest nende deformeerumisel; - iseloomustab vundamendiplaadi ja aluse kontaktpinnal tekkivatest nihkedeformatsioonidest tulenevat energiakiirgust aluses; - energia hajumise koefitsient vundamendi ja aluse kontaktpinnal tekkivatest ebaühtlastest lineaarsetest deformatsioonidest.

Aluse akustilise takistuse ühtlase nihke ja ebaühtlase surve ja pinge korral määravad teadaolevad seosed.

Kus - pikisuunaliste lainete levimise kiirus pinnase vundamendis.

Kasutame jõumeetodit ja paneme kirja nihke suuruse yi t) suvaline mass arvuga i=1,2,…n+1, mis tuleneb inertsiaalsete jõudude ja jõudude mõjust, võttes arvesse energia hajumist vaadeldavas süsteemis:

Siin mõjuv inertsiaaljõud kth mass ja selle määrab D'Alemberti põhimõte:

aastal tekkiv vastupanujõud To- Mass on Voigti hüpoteesi kohaselt otseselt võrdeline selle liikumise kiirusega:

Asendades avaldised (79) ja (80) avaldisteks (78) ja pärast mõningaid teisendusi, saame antud süsteemi liikumise diferentsiaalvõrrandi järgmisel kujul:

Seismiliste mõjude konstruktsioonide arvutamiseks kehtivad null algtingimused, ta. eeldatakse, et enne maavärinat on ehitis paigal. Maavärina ajal läheb struktuur liikuma ja selle olekut iseloomustab võrrandisüsteem (81).

Diferentsiaalvõrrandisüsteemi (81) arvutamiseks kasutatakse Laplace'i teisendusmeetodit, s.o. vajalikud funktsioonid leitakse valemiga

(82)

kus on funktsiooni y i (t) Laplace'i kujutis ja määratakse valemiga

Asendades (82) väärtusega (81) ja võttes arvesse ülesande nulli algtingimusi, saame:

Viimane kujutab Laplace'i piltide nihkeid käsitlevate algebraliste võrrandite süsteemi.

Lahendus (84) on piltidena kirjutatud kui

Kus - on ebahomogeensete algebraliste võrrandite süsteemi determinant (84) on sama süsteemi determinant tundmatute jaoks.

Rakendades puuriteoreemi abil avaldisele (85) Laplace'i pöördteisendustehteid, saame ülesande lahenduse järgmisel kujul:

Traditsioonilistes konstruktsiooni seismilise vastupidavuse arvutamise meetodites kasutatakse reeglina järgmist lihtsustavat eeldust, et konstruktsiooni alus on absoluutselt tahke keha, st. c = ¥ ja c 1 = ¥. Lähtudes tingimusest, et vundamendi ja aluse vahel on nende kontaktpinnal täielik haardumine, on ilmne, et mass numbriga n+1, järgib vundamendiplaat täielikult vundamendi liikumisseadust. Teisest küljest, kuna vundamendi liikumisseadust peetakse antud juhul esialgseks teadaolevaks funktsiooniks, siis tuleks ka vundamendi plaadi liikumisseadust pidada teadaolevaks suuruseks. Seetõttu väheneb vaadeldava süsteemi vabadusastmete arv (vt joonis 55) ühe ühiku võrra ja saab väärtuse, mis on võrdne n-ga

Vajalikud suurused on sel juhul kontsentreeritud masside liikumised arvudega i=1,2..n.

Seda asjaolu arvesse võttes on konstruktsiooni liikumisvõrrand punktist (74) lihtsustatud ja võtab kuju

Konstantsete koefitsientidega diferentsiaalvõrrandite süsteemi (87) lahendamiseks kasutatakse võnke režiimideks lagundamise meetodit, mis põhineb muutujate eraldamise meetodil, s.o.

Esiteks, omasageduse ja naturaalvektori määramiseks võetakse arvesse süsteemi omavõnkumisi, võtmata arvesse takistusjõude. Sel juhul saame (87)-st süsteemi liikumisvõrrandid, võtmata arvesse takistusjõude vabavõnkerežiimis

Lahenduse (88) asendamine (90)-ga, võttes arvesse loomulike võnkerežiimide ortogonaalsuse tingimusi, s.o.

ja pärast mitmeid teisendusi saame

Nende võrduste täitmine suvalise t väärtuse korral on võimalik ainult siis, kui igaüks neist eraldi on võrdne sama konstandiga mis tahes v väärtuse korral. Tähistades seda konstandit , saame

Viimased võrrandid on n lineaarsest homogeensest algebralisest võrrandist koosnev süsteem tundmatute suhtes iga v= 1,2... n vibratsioonirežiimi jaoks.

Seismograaf

Seismograaf- spetsiaalne mõõteseade, mida kasutatakse igat tüüpi seismiliste lainete tuvastamiseks ja registreerimiseks. Enamasti on seismograafil vedrukinnitusega raskus, mis maavärina ajal jääb liikumatuks, samas kui ülejäänud seade (kere, tugi) hakkab liikuma ja nihkuma koormuse suhtes. Mõned seismograafid on tundlikud horisontaalsete liikumiste suhtes, teised vertikaalsete liikumiste suhtes. Lained salvestatakse vibreeriva pliiatsi abil liikuvale paberlindile. Samuti on olemas elektroonilised seismograafid (ilma paberlindita).

Kuni viimase ajani kasutati seismograafide sensorelementidena peamiselt mehaanilisi või elektromehaanilisi seadmeid. On täiesti loomulik, et selliste täppismehaanika elemente sisaldavate instrumentide maksumus on nii kõrge, et need on tavauurijale praktiliselt kättesaamatud ning mehaanilise süsteemi keerukus ja seega ka nõuded selle täitmise kvaliteedile tähendavad tegelikult selliste seadmete tööstusliku tootmise võimatus.

Mikroelektroonika ja kvantoptika kiire areng on praegu toonud kaasa tõsiste konkurentide tekkimise traditsioonilistele mehaanilistele seismograafidele spektri kesk- ja kõrgsageduspiirkondades. Sellistel mikromasinatehnoloogial, fiiberoptikal või laserfüüsikal põhinevatel seadmetel on aga infra-madalate sageduste (kuni mitukümmend Hz) piirkonnas väga ebarahuldavad omadused, mis on seismoloogia (eelkõige teleseismiliste võrkude korralduse) jaoks probleemiks. ).

Seismograafi mehaanilise süsteemi konstrueerimisel on ka põhimõtteliselt erinev lähenemine – tahke inertsiaalmassi asendamine vedela elektrolüüdiga. Sellistes seadmetes põhjustab väline seismiline signaal töövedeliku voolu, mis omakorda muundatakse elektrivool kasutades elektroodide süsteemi. Seda tüüpi tundlikke elemente nimetatakse molekulaarseteks elektroonilisteks. Vedela inertsiaalmassiga seismograafide eelised on odav hind, pikk kasutusiga umbes 15 aastat ja täppismehaanika elementide puudumine, mis lihtsustab oluliselt nende valmistamist ja kasutamist.

Arvutipõhised seismilised mõõtesüsteemid

Arvutite ja analoog-digitaalmuundurite tulekuga on seismiliste seadmete funktsionaalsus järsult suurenenud. Nüüd on võimalik samaaegselt salvestada ja analüüsida reaalajas mitme seismilise anduri signaale ning võtta arvesse signaalide spektreid. See andis põhjaliku hüppe seismiliste mõõtmiste teabesisus.

Seismograafide näited

Molekulaarelektronide seismograaf. .
Autonoomne põhja seismograaf. . Arhiveeritud originaalist 3. detsembril 2012.

Wikimedia sihtasutus.

2010. aasta.:

Sünonüümid

Vaadake, mis on "seismograaf" teistes sõnaraamatutes: Seismograaf...

Õigekirjasõnastik-teatmik - (kreeka keeles, seismose vibratsioonist, värisemisest ja grafost kirjutan). Seade maavärinate jälgimiseks. Vene keele võõrsõnade sõnastik. Chudinov A.N., 1910. SEISMOGRAAFI kreeka keel, seismosest, šokist ja grafost, ma kirjutan. Seadmed ......

Vene keele võõrsõnade sõnastik Syn. termin seismiline vastuvõtja. Geoloogiasõnastik: 2 köites. M.: Nedra. Toimetanud K. N. Paffengoltz jt 1978 ...

Geoloogiline entsüklopeedia Geofon, seismiline vastuvõtja Vene sünonüümide sõnastik. seismograafi nimisõna, sünonüümide arv: 2 geofon (1) ...

- (seism... ja...graafikust) seade maapinna vibratsiooni registreerimiseks maavärinate või plahvatuste ajal. Seismograafi põhiosad on pendel ja salvestusseade... Suur Entsüklopeediline sõnaraamat

- (seismomeeter), seade maapõues liikumisest (MAAvärinast või plahvatusest) põhjustatud SEISMILISTE LAINTE mõõtmiseks ja registreerimiseks. Vibratsioonid salvestatakse pöörleval trumlil oleva salvestuselemendi abil. Mõned seismograafid on võimelised tuvastama... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

SEISMOGRAAFI, seismograaf, abikaasa. (kreekakeelsetest sõnadest seismos shaking ja grapho kirjutan) (geol.). Seade maapinna vibratsiooni automaatseks salvestamiseks. Sõnastik Ušakova. D.N. Ušakov. 1935 1940 … Ušakovi seletav sõnaraamat

SEISMOGRAAFIA, ah, abikaasa. Seade maapinna vibratsiooni registreerimiseks maavärinate või plahvatuste ajal. Ožegovi seletav sõnaraamat. S.I. Ožegov, N. Yu. Švedova. 1949 1992 … Ožegovi seletav sõnaraamat

Seismograaf- - seade, mis on ette nähtud seismiliste lainete põhjustatud maapinna vibratsiooni registreerimiseks. See koosneb pendlist, näiteks terasest raskusest, mis riputatakse vedru või õhukese traadi küljes kindlalt maasse kinnitatud alusele.... ... Nafta ja gaasi mikroentsüklopeedia

seismograaf- Konversiooniseade mehaanilised vibratsioonid muld elektris ja sellele järgnev salvestamine valgustundlikule paberile. [Geoloogiliste terminite ja mõistete sõnastik. Tomsk Riiklik Ülikool] Teemad geoloogia, geofüüsika Üldistades... ... Tehniline tõlkija juhend

Raamatud

Mängumaailmad: homo ludensist mänguri Maria Vladimirovna Tendrjakovani. Autor käsitleb kõige laiemat mänguvalikut: alates arhailistest mängudest, ennustamismängudest ja võistlustest kuni uuteni. arvutimängud. Läbi mängu prisma ja mängudega toimuvate transformatsioonide – mood...

Kasutamine: seismoloogia, vibratsiooni liikumise jälgimiseks ja salvestamiseks maakoor mitmesuguste dünaamiliste protsesside käigus nii pinnasemassides kui ka seespool, samuti mis tahes tehnoloogilised seadmed, sealhulgas tuumareaktorid. Leiutise olemus: sisaldab hermeetilist korpust, milles paiknevad šassii, pendel, summutusseade, pendli nihkemuundur, gravitatsioonimomendi kompenseerimisseade, veereplokk ning side- ja teabeedastuselemendid juhtimiskeskusesse. Kõik pendlile asetatud elemendid tekitavad lisaks oma otsestele funktsioonidele täiendava inertsimomendi, mille eesmärk on vähendada resonantssagedust, kuna need paiknevad perifeerses asendis sümmeetriliselt pendli raskuskeskme suhtes. Seadme korpus on lisaks kaitsefunktsioonidele seotud kinnitussüsteemi kasutamisega ja kere kere hõlpsa survesobitamisega korpusesse ka šassii enda resonantssageduse kvaliteediteguri vähenemises. Agregaatide kompaktne paigutus on tingitud pendli kuju valikust: kaldsete otstega ja tehnoloogiliste ja kinnitusavadega titaantoru, samuti valtsimissõlme teostus: paar nuga, millest üks on jäigalt kinnitatud pendli silindrilise kuju külge ja teine on ühendatud šassiiga ning noad on üksteise suhtes paigutatud, võimalusega seada nende ümarate servade keskjoon ühte sirgjoont. 6 haige.

Leiutis käsitleb seismoloogiat, eelkõige seismiliste signaalide vastuvõtjate konstruktsioone ning seda saab kasutada maakoore vibratsiooniliste liikumiste jälgimiseks ja registreerimiseks erinevate dünaamiliste protsesside käigus nii pinnasel kui ka pinnase sees, aga ka mistahes tehnoloogilise varustusega, sealhulgas tuumareaktorid. VEGIK seismograaf on tuntud plahvatuste seismilise mõju uurimise, maavärinate ja esimest tüüpi mikroseismide registreerimise poolest. Seismograaf sisaldab pendlit, mis on riputatud püstikute külge kahel paaril üksteisega risti asetsevatel õhukestel terasplaatidel (ristelastne liigend), mis moodustavad pendli pöörlemistelje. Vertikaalsete vibratsioonide registreerimiseks antakse pöörlemisteljele horisontaalasend ja pendel on horisontaalasendis (raskuskeset pöörlemisteljega samal horisontaaltasandil hoitakse terasest spiraalvedru abil). Pendli tasakaaluasendit reguleeritakse kruviga, mis muudab vedru pinget ning loomuliku võnkumise perioodi (T 1 = 0,8-2 s) reguleeritakse vedru kaldenurga muutmise ja rippterase muutmisega. taldrikud. Horisontaalsete vibratsioonide salvestamiseks eemaldatakse pendlilt vedru, pööratakse seadet 90° ja asetatakse kolmele kinnituskruvile. Pendel lõpeb kerge duralumiiniumvormiga, mille otsa on jäigalt kinnitatud pleksiklaasist kerge silindriline raam, millele on keritud kaks õhukese emaileeritud vasktraadi mähist (poolist). Mähis asub püsimagneti silindrilises õhupilus. Ühte mähist kasutatakse pendli liikumise salvestamiseks, teise abil reguleeritakse selle summutust. Aluste ja magnetiga pendel on paigaldatud tasasele raamile, mis on jäigalt metallkorpusesse. Üks külgseintest pendli seisukorra jälgimiseks on pleksiklaasist. Vibratsiooni registreeritakse tavaliselt väikese suurusega galvanomeetrite abil. Tuntud seismograafi puuduseks on madal töökindlus ristikujulise vedrustuse olemasolu tõttu. Terav vibratsioon (plahvatuse, löökide ajal) purustab või lõikab plaate maha. Tehniliselt kõige lähemal kavandatavale leiutisele on seismograaf VBP-3, mis sisaldab pendlit, mis koosneb kahest ebavõrdsest, kuid suurusjärgus sarnasest massist, mis on paigutatud sümmeetriliselt mõlemale poole pöörlemistelge. Pendel on valmistatud lameda alumiiniumraami kujul, mille ühele küljele puuritakse kaalu vähendamiseks augud. Tugevuse tagamiseks on raamil jäikusribid. Messingist teljevõllid, mis on monteeritud raamile ja paigaldatud radiaalsetesse kuullaagritesse, moodustavad pendli pöörlemistelje. Pendlile paigaldatud elektrolüütilisest vasest valmistatud silindriline raam summutab oma vibratsiooni. Lame induktsioonmähis on raami ümber keritud õhukese emailitud vasktraadiga, mis toimib muundurina. Pendel on paigaldatud messingklambri pesadesse laagritele, mis on jäigalt kinnitatud Magnico sulamist hobuserauakujulise püsimagneti pooluste külge. Pehmed raudpooluse tükid on magneti külge liimitud BF-liimiga. Kahe juhtvarda külge on kinnitatud ka silindriline pehme rauast südamik. Pooluse tükkide ja südamiku vahelises õhupilus moodustub ühtlane radiaalne magnetväli. Magnetiseerimisel eemaldatakse südamik, vastasel juhul suunatakse peamine magnetvoog läbi selle, mitte läbi magneti. Südamiku asemel on õhuvahesse sisestatud messingkiil, et vältida magneti purunemist. Selles pilus on vasest siibri raam koos muunduri induktsioonmähisega. Sellise vedrustussüsteemi puhul võngub pendel tasakaaluasendist kuni 30 o nurkpööretega mõlemas suunas, ilma piirajaid (klambrit) tabamata. Pendliga magnet sisestatakse raami (šassii) süvendisse ja kinnitatakse selle külge jäigalt risttala ja poltidega. Induktsioonpooli otsad tuuakse välja raamil oleva ploki külge. Sellega on ühendatud kaabel, mis juhitakse läbi raamis oleva tihendi. Mittemagnetilisest materjalist kaitseümbris on poltidega raami külge läbi kummitihendi ja tagab seadme tiheduse kuni rõhuni 2 atm. Raamil on käepide seadme kandmiseks. Üksteisega jäigalt ühendatud kronstein, magnet, raam ja korpus moodustavad seadme aluse, mis mõõtmise ajal järgib eseme liikumist, pendel aga kipub jääma puhkeasendisse. Induktsioonmähises ergastatakse EMF, mis on võrdeline aluse liikumiskiirusega pendli suhtes. See EMF tarnitakse magnetoelektrilise ostsilloskoobi (salvesti) galvanomeetri klemmidele. Tuntud seismograafi puuduseks on madal tundlikkus, mis tuleneb sellest, et pendel on riputatud kuullaagrites pöörlevatel telgedel. Leiutise eesmärgiks on tõsta tundlikkust, laiendada mõõtmisvahemikku madalamate sageduste suunas, koormusetaluvust ning luua tehniline võimalus vertikaalsetesse kanalitesse ja kaevudesse paigutamiseks (mõõtmete vähendamine). Joonisel 1 on kujutatud seismograafi projekteerimisskeem; joonis 2 - veeremisüksus; joonis 3 – lõige piki A-A joonisel fig 2; joonis 4 - sõlm I joonisel 3; joonis fig 5 - lõige piki B-B joonisel fig 2; joonisel 6 - sõlm II joonisel 5. Seismograaf koosneb jäigast silindrilisest korpusest 1 (tihendiga), mis on kinnitatud uurimisobjekti 4 külge läbi tihvtide 3 kinnitusrõnga 2. Korpuse 1 sees on šassii 5, mille kinnitamine korpuse 1 külge toimub lukustava keermestatud rõnga 6 abil, mis on fikseeritud ülemise tihendatud kaanega 7. Korpuse 1 ja šassii vastastikuse liikumise välistamiseks materjalide temperatuuride paisumistegurite erinevuste tõttu on ette nähtud 400 N jõuga eelkoormatud tasapinnaline vedru 8, mis asub kere põhja 1 ja šassii aluse vahel 5. Konstruktsioonikeel ja -soon (ilma asendita) sisse see ühendus vältida šassii 5 pöörlemist kere 1 suhtes. Kere 1 sees on pendel 9, mis on valmistatud kaldsete otstega titaantorust, mille vormimispinnal on tehnoloogilised ja kinnitusavad. Pendel 9 on titaanklambri 11 abil ühendatud rullumissõlmega 10. Seismograafil on pendli liikumise mõõtemuundur, summutusseade, gravitatsioonimomendi kompenseerimisseade ning side- ja infoedastuselemendid. juhtimiskeskus. Pendli 9 kandekonstruktsioonile, sümmeetriliselt raskuskeset läbiva horisontaaltasandi suhtes, on sellest raskuskeskmest eemaldudes paigaldatud järgmised elemendid: nihkemuunduri kontaktor 12 (šundiosa), raam 13 valmistatud juhtivast mittemagnetilisest materjalist kompensatsiooniseadme toitemähisega 14 ja passiivse elemendi 15 (vaskplaat) summutusseadmega. Lisaks sisaldab pendel 9 elemente, mis suurendavad pendli jäikust ja elemente pendli tasakaalustamiseks (pole näidatud). Šassiile 5 on paigaldatud järgmised osad: mähised 16 - aktiivnihkemuundurite süsteemid, gravitatsioonimomendi kompenseerimise üksuse magnetsüsteemid 17, summutusseadmete magnetsüsteemid 18, pendli 9 pöördüksus 10 (vedrustus), magnetekraanid 19, juhtmete suunamise klemmiplokid (pole näidatud) ja tugielemendid (pole näidatud) (kommunikatsiooni ja teabe edastamise elemendid juhtimiskeskusesse). Aktiivsed süsteemid - nihkemuunduri mähised 16 koosnevad elektrolüütilisest terasest valmistatud U-kujulisest magnetsüdamikust, PNET - KSOT traadist valmistatud mähisest, millest igaüks sisaldab 150 pööret, ja traadi kinnituselementidega magnetitega hoidikust. Hoidiku disain sisaldab elemente, mis suurendavad selle jäikust (näiteks täiendavate jäikustena). Gravitatsioonikompensatsiooniüksuse magnetsüsteemid 17 on valmistatud koaksiaal-silindrilise struktuuri kujul, millel on rõngasmagnet (materjalist 10 NDK 35T5A) ja magnetsüdamikud (sulamist 49 KF 2), pakkudes induktsiooniga silindrilist töövahet magnetväli 1 Tl. Magnetsüsteemi 17 kest (ilma positsioonita) on valmistatud titaanisulamist. Magnetsüsteemi osad ühendatakse spetsiaalse liimiga, mis talub kuumutamist kuni 400 o C (näiteks K-400). Lisaks saab kompensatsioonisõlme valmistada pöörisvoolu induktsioonajamina, mille staatoriosa on jäigalt šassii külge kinnitatud. 18 summutusseadme magnetsüsteemid on valmistatud O-kujulise magnetahela kujul, mille magnetpaar on järjestikku ühendatud. Magnetsüsteemi kinnituselemendid võimaldavad summutust reguleerida tööosa manööverdamisega magnetvoog. Magnetekraanid 19 on plaadid, mis on valmistatud terasest St10 ja on mõeldud nõrgendama magnetsüsteemide hajuvate väljade mõju passiivsetele elementidele - pendli nihkemuunduri kontaktoritele 12. Klemmiplokk on valmistatud keraamikast ja kannab klemme, millega juhtmed on ühendatud takistuskeevitusega. Traadi suunamise tugielemendid on valmistatud keraamikast ja asuvad nii šassiil endal kui ka spetsiaalselt selleks ette nähtud kanalites. Rulliüksusel on tugitera 20, mis on kronsteini 11 abil jäigalt ühendatud pendliga 9, ja abitera 21, mis on elastse elemendi 22 (jõuvedru) kaudu ühendatud šassii 5 külge. Noad 20 ja 21 on paigaldatud üksteise vastas ja neil on süsteem (reguleerimine) nende ümarate servade (nugade telgede) keskjoone joondamiseks vertikaalselt - mutter 23 ja horisontaalselt, pöörates nuga 21 varrastega ümber pikitelje sisestatakse spetsiaalsetesse aukudesse 24. Pendelvedrustuse tugisõlm on valmistatud P18 terasest, karastatud kuni HRC 65 ühikuni ja on konstruktsioon, mis sisaldab tuginoa 20 patju 25, plaate 26 - noa horisontaalsete liikumiste piirajaid, soon 27 jõuvedru 22 paigutamiseks ja kruvid 28 vajaliku kinnitusjõu seadistamiseks automaatse fikseerimisega. Kõik elektromagnetiliste süsteemide elemendid (nihkemuundur, summutusseade ja kompensatsiooniplokk) on originaalse disaini elemendid, mis põhinevad tuntud disaini- ja tehnoloogilistel meetoditel. Seismograaf töötab järgmiselt. Tööpõhimõte põhineb seismograafi aluse vertikaalsete häirivate (vibratsiooni) liikumiste muundamisel vertikaalse pendli 9 Golitsyn pöörlevateks liikumisteks. Süsteemi tasakaalu viimiseks peab teljel toimima nurgast sõltumatu konstantne moment M m, mis kompenseerib gravitatsiooni mõju. Selle momendi väärtus määratakse avaldisega M m = m g l cos, kus m on pendli mass; g - vabalangemise kiirendus, l - kangi pikkus; - longusnurk. Pendli 9 raskuskeskmele (CG) mõjub jõud, mis tekitab momendi m g l. Kompensatsioonimomendi tekitavad elektromagnetsüsteemi 13, 14, 17 jõudude paar. Lisaks on fikseeritud elemendiks magnetsüsteem 17, mis välistab väliste magnetväljade mõju (tulenevalt magnetahela mähise varjestusest). süsteem 17). Elementide 12, 13, 14, 15 masside, pendli masside 9 kogusumma, samuti nende massid suhteline positsioon(sümmeetriliselt pendli keskpunkti läbiva horisontaaltasapinna suhtes) määratakse inertsimoment I ja pendli keskkeskme asend pendli perifeerias. Jättes tähelepanuta hõõrdumise veeremooduli 10 toes, võib amplituud-sageduskarakteristiku (AFC) avaldist esitada kui = kus A out on pendli nihkemuunduri kontaktori 12 liikumise amplituud; Ain on vertikaalsete sisendliigutuste amplituud; - 6,28 F - vibratsiooniefektide ringsagedus; F - vibratsiooni sagedus; o = - pendli loomulik sagedus;
bc - sumbumise vähendamine (valitakse häälestusprotsessi käigus);
R - kaugus pöörlemisteljest. Pöörlev liikumine vertikaalne pendel 9 muudetakse sulguri 12 ja pooli 16 abil elektrisignaaliks. Induktiivne poolsild, mille baasil valmistatakse pendli nihkemuundur, saab toidet vahelduvpingega sagedusega 5 kHz ja amplituudiga kuni 30 V (enamasti 25 V). Elektromagnetsüsteemid 13, 14, 17, mis toetavad pendlit 9 rippuvas olekus, saavad toite voolu stabilisaatorist, mis on ühendatud KUGVEV ng kaabliga (5 kHz vahelduvpingega elektriliini kaudu) ja KVVGE ng kaabliga (toiteliini kaudu DC). Seismograafi on testitud ja selle tõhusus on kinnitatud. Seismograaf on kompaktne (mõõtmed: kere kõrgus H = 350 mm 0,5, läbimõõt d = 74 mm 0,5) tänu mõningate konstruktsioonikomponentide kasutamisele mitme funktsiooni täitmiseks. Seega täidavad sõlmed 13, 14, 17 lisaks kompenseeriva jõudude paari loomisele ka siibri lisafunktsiooni. Noad 20, 21 täidavad lisaks pöörlemistelje funktsioonile nende vastassuunalise paigutuse tõttu kontakti hoidmise funktsiooni üle 1 g ülekoormuse korral. Kõik pendlile asetatud elemendid tekitavad lisaks oma otsestele funktsioonidele täiendava inertsimomendi, mille eesmärk on vähendada resonantssagedust tänu nende perifeersele paigutusele sümmeetriliselt pendli keskpunkti suhtes. Korpus 1 on lisaks oma kaitsefunktsioonidele seotud šassii 5 loomuliku resonantssageduse kvaliteediteguri languse tekitamisega kinnitussüsteemi (mutter 6) kasutamise ja šassii hõlpsa pressimise tõttu. 5 korpuses 1. Leiutise kasutamine parandab seismilise aktiivsusega piirkondades tööstusüksuste töökindlust. Kõrge tundlikkus madalas sagedusalas (0,1-2 Hz) muudab selle seadme hädavajalikuks häire alguse jälgimiseks. hädaolukorrad eriti tuumaenergiat kasutavates plahvatusohtlikes rajatistes.

Leiutise valem

SEISMOGRAAFI, mis sisaldab suletud korpust, milles paiknevad šassii, pendel, veereplokk, pendli nihke elektromagnetiline andur, gravitatsioonimomendi kompenseerimisseade, elektromagnetilise summutusseade ja salvestiga sideliini elemendid, mida iseloomustab see, et elektromagnetilise pendli nihkemuundur, jõumomendi kompenseerimisseade gravitatsioonil ja elektromagnetiline summutusseade on valmistatud kahest identsest süsteemist, mis on paigutatud sümmeetriliselt pendli raskuskeset läbiva tasapinna suhtes ja risti selle pöörlemisteljega, samas kui pendel on valmistatud pikendatud kujuga õõnsa silindrikujulise kujuga ja valtsimisüksus on valmistatud paari noa kujul, millest üks on jäigalt kinnitatud silindrilise kujuga ja teine nuga on ühendatud šassiiga läbi elastne element ja noad on paigutatud üksteise vastas võimalusega seada nende ümarate servade keskjoon mööda ühte sirgjoont, kompensatsiooniüksus on valmistatud koaksiaalselt paigaldatud magnetsüsteemi kujul, mis on paigaldatud šassiile, ja õõnes pimepool, mille mähis asetatakse pendlile jäigalt kinnitatud juhtivast mittemagnetilisest materjalist raamile, millele on paigaldatud summutusseadme passiivsed elemendid ja pendli nihkemuundur, ning pendli magnetsüsteemid. amortisaator ja nihkeandur on kinnitatud šassii külge, anduri passiivsed elemendid aga pendli liikumised, gravitatsioonimomendi kompenseerimisseade ja summutusseade paiknevad silindrilise pendli vastasotstes.

| Seismograaf

Seismograaf(Kreeka päritolu ja moodustatud kahest sõnast: " seismos"- raputades, raputades ja" grafo" - kirjutage, salvestage) on spetsiaalne mõõteseade, mida kasutatakse seismoloogias igat tüüpi seismiliste lainete tuvastamiseks ja salvestamiseks.

Muistsed ajad

Hiina on kuulus oma leiutiste poolest, kuid need on paraku aegunud ja muutuvad. Paber on arenenud digitaalseks meediaks, püssirohi on pikka aega muutunud "vedelaks" ja isegi kompasse on rohkem kui tosinat sorti. Või näiteks seismograaf. Moodne maa vibratsiooni salvestamise seade näeb soliidne välja – nagu valedetektor või spiooniseade. See pole sugugi nagu päris esimene seismograaf – välimuselt pisut naeruväärne, aga üsna täpne. Selle leiutas Hani dünastia ajal (25-220 pKr) teadlane Zhang Heng.

Esimese seismograafi looja sündis Nanyangis (Henani provints). Juba lapsena näitas Han armastust teaduse vastu. Aastate jooksul ta sisenes Hiina ajalugu ja tegi palju kasulikku astronoomia ja matemaatika jaoks. IN ajaloolised märkmed Sel ajal näib, et see leiutaja oli rahulik ja tasakaalukas ning püüdis hoida madalat profiili. Lisaks kirele teaduse vastu teadis Zhang Heng ka luulet kirjutada.

Seismograafi leiutaja

Maavärin – tasakaalustamatus Yini ja Yangi vahel Iidsetel aegadel usuti, et maavärinad on väga ebasõbralik märk ja taeva viha. Vana-Hiina filosoofias leiutati isegi spetsiaalne õpetus, mis uuris kahe jõu – Yini ja Yangi – vahelist tasakaalu. Loomulikult ei saanud see teadus hakkama ilma sellise nähtuse nagu maavärina selgitamiseta. Tollaste hiinlaste sõnul värises maa mingil põhjusel, kuid globaalse tasakaalutuse tõttu.

Miks juhtub mõnikord maavärinaid, mille tugevus võib viia katastroofini? Kõik oli tingitud Hiina valitsejate valedest otsustest. Kas maksud on tõusnud? Taevas karistab Hiinat maavärinaga! Sõda algas? Oodake probleeme! Suur osa tol ajal toimunud maavärinatest kirjeldati põhjalikult. Ajaloolased pidasid oluliseks kirjutada kõigest, mis nii ebasoodsal päeval juhtus.

Tänu Zhang Hengi uuringutele leiti, et maavärinad on loodusnähtus, millest võib ette teada. Selleks lõi ta seismograafi.

Esimese Hiina seismograafi tööpõhimõte

Skeem, mille järgi seade töötas, oli järgmine:

Kui maavärin algas, panid maa esimesed värinad detektori värisema.

Samal ajal hakkas draakoni sisse pandud pall liikuma.

Siis kukkus ta müütilise roomaja suust otse kärnkonna suhu.

Hiina seismograafi tööpõhimõte
Palli kukkudes kostis iseloomulik kõlin. Üllataval kombel näitas esimene seismograaf isegi suunda, kus maavärina epitsenter paiknes (selleks kinnitati seadme külge täiendavad draakonid). Näiteks kui pall kukkus draakonist välja seadme idaosast, siis läänes tuleks häda oodata.

Esimene seismograaf pole mitte ainult teaduslik, vaid ka kunstiline artefakt. Miks on selle disainis draakonid ja kärnkonnad? Nad on aja filosoofiline sümbol. Vastavalt sellele on draakonid Yin ja kärnkonnad Yang. Nendevaheline suhtlus sümboliseerib tasakaalu "üles" ja "alla" vahel. Isegi kõiki arvesse võttes teaduslikud avastused, Zhang Heng ei unustanud oma leiutisse põimida traditsioonilisi uskumusi.

Saatus on kaabakas

Paljude iidsete teadlaste saatus ei olnud just kõige roosilisem (mõned isegi põletati tuleriidal oma veendumuste pärast). Tõepoolest, üks asi on välja mõelda midagi, mis teid sajandeid ülistab, ja teine asi on tagada, et teie kaasaegsed teid hindavad. Isegi Zhang Heng ei suutnud keiser Shun Yang Jiale seismograafi demonstreerimisel skeptilisust vältida. Õukondlased reageerisid teadlase leiutisele suure umbusaldusega.

Skeptilisus hajus pisut aastal 138 pKr, kui Zhang Hengi seismograaf registreeris Longxi piirkonnas maavärina. Kuid isegi pärast tõestamist, et seade töötas põllul edukalt, kartis enamik Zhang Hengi. Jah, iidsetel hiinlastel polnud ebausku.

Hiina seismograaf

Seadme täpne koopia

Algne seismograaf on ammu unustusehõlma vajunud. Hiina ja välismaa teadlased, kes Zhang Hengi töid uurisid, suutsid aga tema leiutise rekonstrueerida. Viimased testid kinnitavad: seismograaf vana hiina suudab tuvastada maavärina täpsusega, mis on peaaegu sama hea kui tänapäevased seadmed.

Hiina seismograaf muuseumis
Tänapäeval hoitakse taasloodud iidset seismograafi Pekingi Hiina ajaloomuuseumi näitusesaalis.

19. sajandil

Euroopas hakati maavärinaid tõsiselt uurima palju hiljem.

1862. aastal andis Iiri insener Robert Malet välja raamatu “The Great Napolitan Earthquake of 1857: Basic Principles of Seismological Observations”. Malet tegi ekspeditsiooni Itaaliasse ja koostas kahjustatud territooriumi kaardi, jagades selle neljaks tsooniks. Maleti tutvustatud tsoonid esindavad esimest, üsna primitiivset raputamise intensiivsuse skaalat. Kuid seismoloogia kui teadus hakkas arenema alles maapinna vibratsiooni registreerimisseadmete laialdase ilmumise ja praktikasse juurutamisega, st teadusliku seismomeetria tulekuga.

1855. aastal leiutas itaallane Luigi Palmieri seismograafi, mis suudab salvestada kaugeid maavärinaid. See toimis järgmisel põhimõttel: maavärina ajal paiskus elavhõbe sfäärilisest mahust spetsiaalsesse anumasse, olenevalt vibratsiooni suunast. Kontaktindikaator konteineriga peatas kella, näidates täpset aega, ja käivitas trumlil maapinna vibratsiooni salvestuse.

1875. aastal konstrueeris teine Itaalia teadlane Filippo Sechi seismograafi, mis lülitas esimese löögi hetkel sisse kella ja registreeris esimese vibratsiooni. Esimene meieni jõudnud seismiline rekord tehti selle seadmega 1887. aastal. Pärast seda algasid kiired edusammud maapinna vibratsiooni salvestavate instrumentide loomisel. 1892. aastal lõi Jaapanis töötav Inglise teadlaste rühm esimese üsna hõlpsasti kasutatava seadme, John Milne'i seismograafi. Juba 1900. aastal töötas ülemaailmne 40 seismilisest jaamast koosnev võrk, mis olid varustatud Milne'i instrumentidega.

XX sajand

Esimese kaasaegse disainiga seismograafi leiutas vene teadlane vürst B. Golitsyn, kes kasutas mehaanilise vibratsioonienergia muundamist elektrivooluks.

B. Golitsõn
Disain on üsna lihtne: raskus on riputatud vertikaalsele või horisontaalsele vedrule, raskuse teise otsa on kinnitatud pliiats.

Koorma vibratsiooni salvestamiseks kasutatakse pöörlevat paberlinti. Mida tugevam on tõuge, seda kaugemale pliiats kaldub ja seda kauem vedru võngub. Vertikaalne kaal võimaldab salvestada horisontaalselt suunatud lööke ja vastupidi, horisontaalsalvesti salvestab lööke vertikaaltasandil. Reeglina toimub horisontaalne salvestamine kahes suunas: põhja-lõuna ja lääne-ida.

Järeldus

Reeglina ei teki suuri maavärinaid ootamatult. Neile eelneb rida väikeseid, peaaegu märkamatuid erilise iseloomuga vapustusi. Õppides ennustama maavärinaid, saavad inimesed vältida nende katastroofide põhjustatud surma ja minimeerida nende põhjustatud materiaalset kahju.

KOOS iidsed ajadüks kohutavamaid loodusõnnetused on maavärinad. Me tajume alateadlikult maapinda kui midagi kõigutamatult tugevat ja kindlat, alust, millel meie olemasolu seisab.

Kui see vundament hakkab värisema, variseb kokku kivihooned, muudab jõevoolu ja püstitab tasandike asemele mägesid, on see väga hirmutav. Pole üllatav, et inimesed püüdsid ennustada, et õigel ajal ohtlikust piirkonnast põgeneda. Nii loodi seismograaf.

Mis on seismograaf?

Sõna "seismograaf" on kreeka päritolu ja on moodustatud kahest sõnast: "seismos" - raputamine, raputamine ja "grapho" - kirjutamine, salvestamine. See tähendab, et seismograaf on seade, mis on loodud maakoore vibratsiooni registreerimiseks.

Esimene seismograaf, mille mainimine jääb ajalukku, loodi Hiinas peaaegu kaks tuhat aastat tagasi. Teadlane astronoom Zhang Hen valmistas Hiina keisrile hiiglasliku kahemeetrise pronkskausi, mille seinu toetas kaheksa draakonit. Iga draakoni suus lebas raske pall.

Kausi sees oli rippunud pendel, mis maa-aluse löögi mõjul tabas seina, mille tulemusena avanes ühe draakoni suu ja kukkus pall, mis kukkus otse ühe istuva suure pronkskärnkonna suhu. kausi ümber. Kirjelduse järgi suutis seade salvestada maavärinaid, mis toimusid kuni 600 km kaugusel selle paigaldamise kohast.

Rangelt võttes saab igaüks meist ise valmistada lihtsa seismograafi. Selleks riputage terava otsaga raskus täpselt tasase pinna kohale. Mis tahes vibratsioon maapinnas põhjustab raskuse võnkumist. Kui puuderdate koorma all olevat ala kriidipulbri või jahuga, siis raskuse terava otsa tõmmatud triibud näitavad vibratsiooni tugevust ja suunda.

Tõsi, selline seismograaf ei sobi suurlinna elanikule, kelle maja asub tiheda liiklusega tänava ääres. Mööduvad raskeveokid vibreerivad pinnast pidevalt, põhjustades pendli mikrovõnkumisi.

Teadlaste kasutatavad seismograafid

Esimese kaasaegse disainiga seismograafi leiutas vene teadlane vürst B. Golitsyn, kes kasutas mehaanilise vibratsioonienergia muundamist elektrivooluks.

Disain on üsna lihtne: raskus on riputatud vertikaalsele või horisontaalsele vedrule, raskuse teise otsa on kinnitatud pliiats.

Miks on seismograafi vaja?

Seismograafi kirjed on vajalikud värinate esinemise mustrite uurimiseks. Seda teeb teadus, mida nimetatakse seismoloogiaks. Seismoloogide jaoks pakuvad suurimat huvi alad, mis asuvad nn seismiliselt aktiivsetes kohtades - maakoore murrangupiirkondades. Seal on levinud ka tohutute maa-aluste kivimikihtide liikumine – s.t. midagi, mis tavaliselt põhjustab maavärinaid.

Reeglina ei teki suuri maavärinaid ootamatult. Neile eelneb rida väikeseid, peaaegu märkamatuid erilise iseloomuga vapustusi. Õppides ennustama maavärinaid, saavad inimesed vältida nende katastroofide põhjustatud surma ja minimeerida nende põhjustatud materiaalset kahju.