《强震动观测技术》重要知识点汇总(3)(1)解析

1. 试述强震动观测的主要任务。

针对各类场地和工程结构布设强震动观测台网，获取真实可靠的强地面运动记录和工程结构地震反应资料，为研究强地面运动的特性和工程结构抗震设计方法与技术提供重要的基础资料。

①获取强地面运动的定量记录

②获取工程结构的地震反应数据

③强震动观测资料是地震工程学与近场地震学研究和发展的基础资料

④应用领域的进一步扩展----地震应急决策

2. 强震动观测有哪些特点，它与测震观测有何区别？

①观测活动服务科研目标不一样；可能引起工程结构破坏和生命财产损失的强烈地震动与监测地震活动性、测定地震的震源参数、研究地壳和内部结构

②观测记录和感兴趣的物理量不一样；测量加速度（幅值、频谱、持续时间）与测量位移、地震波的到达时间（幅值、初动方向、震源位置、）

③记录工作方式不一样；触发运行、无人值守与连续记录、高灵敏度、有/无人值守

④台站设置位置不完全一样。自由场地、各类物和结构物与背景噪声极小、基本均匀分布

3. 试述强震动观测的发展趋势。

台网规模迅速扩大；大震预警系统和快速反应系统迅速发展；基于强震动观测的震害快速评估系统；布设各类观测台阵；

4. 强震仪的基本组成和基本技术要求。

强震动仪主要包括拾振器（加速度计）和记录器两部分，拾振器直接测量地震运动的装置，记录器控制强震动仪的工作状态，并记录拾振器测量的测点运动；

①较宽的频带，至少应为0 - 50 赫兹

②能记录的最大加速度值应不低于1 gn=0.01g=0.001gal=0.001m/s^2

③仪器应能连续记录多次地震动

④触发运行

⑤稳定可靠、维护方便、故障率低

5. 试说明数字式强震仪数据采集单元组成和基本参数

数字强震动仪的数据采集单元主要由模数转换器（ADC）和数字信号处理芯片（DSP）组成。

技术指标：采样率、噪声、动态范围、分辨率、频响特性

采样率：每秒钟采样数越高越好但是所占存储空间大

噪声：无传感器输入情况下记录器本身的采样输出值大小，用噪声均方根值nR表示

动态范围：满量程输入Ae和噪声（均方根值）nR的常用对数乘以20，单位dB ，DR=20*lg（Ae/nR），不低于90dB

强震仪数据采集单元之动态范围D R

D R=20lg(Ae/n R)

Ae

分辨率：满量程输入时，记录器采样数据的二进制编码输出扣除其噪声影响后的有效位数，不应小于16位

频响特性：幅频特性曲线，幅度与频率，在0-50Hz，平直线

相频特性曲线，相移与频率，在0-50Hz，斜直线

6.试说明触发单元工作原理

答题要点：

触发功能完全由软件控制，一般有多种触发方式可选。

仪器的触发通常由两步控制

第一步将各通道的采样数据经数字带通滤波后，判别各通道是否触发。

第二步根据各通道总的触发票数（触发权）情况判定仪器是否触发启动。

通道触发：阈值触发（a）、短项平均（STA）和长项平均（LTA）比值或差

值触发

●外触发：仪器安装、运行检查、爆破、脉动

7. 试说明以下名词

◆通道触发：阈值触发-设定仪器各通道a值，如某一通道的加速度值达到该

阈值，该通道触发；

STA与LTA比值或差值触发-计算STA与LTA这两种窗的比值或差值，若达到预先设定的值，该通道触发。

◆触发票数（权）表决：对每一通道设定一触发票数，当总触发票数超过仪器

触发票数时，记录器开始地震。

◆外触发：计算机⌨操作触发、设定触发时间使仪器在特定时间内触发。

8．试说明事前时间和事后时间及其大小设定的原则事前时间：与触发参数一起设定，不小于20s，对以远震为主、软土场地和长周期结构物应更长

事后时间：地震信号降落到低于触发值后仪器继续地震时程的时间长度，不小于30s。

9．试说明加速度计的基本原理及其幅频特性基本组成：一个惯性元件+一个产生恢复力的弹性元件+一个阻尼元件。一个受弹性恢复力作用的惯性质量就是一种最简单的摆，利用摆体质量相对于测点（仪器底座）的相对运动，可以测出测点的运动。

幅频特性：位移摆-当摆的自振频率远远小于外部运动频率，摆的阻尼不大时，摆体的相对位移近似等于外部运动的振幅；

加速度摆-测量地面加速度应尽量提高摆体的自振频率，阻尼常数应限定在一范围

10. 试说明加速度计下列主要参数

1)灵敏度（S）：（输出电压值/所承受振动加速度值），强震正负

1.25V/gn或正负

2.5V/gn，脉动或微震正负10V/gn

2)线性度加速度计输出电压与其拟合直线的最大偏离，理想应稳定，越小

越好。

3）测量范围输入加速度能够被测量的连续值域，强震正负1.0gn或正负2.0gn

4）满量程输出满足规定误差的最大输出值，强震为正负2.5V或正负5.0V。

5）噪声无输入振动情况下加速度计的无用输出（本身元件噪声and环境背景噪声）。

6）动态范围满量程输出有效值与其噪声均方根值之比的常用对数*20。不低于120dB

7）频率响应加速度计幅频特性：输出电压与输入加速度的关系曲线，强震要求在0-50Hz是平直线，相频是斜直线。

8）横向灵敏度（ST）：当振动方向与加速度计测量方向垂直时，加速度计的灵敏度，用Rs表示，Rs=（ST/S）*100%，Rs理想为0，应小于1%。

9）静态耗电电流无输入振动情况下消耗的电流，强震尽可能低，正负12V直流供电时小于15mA

10）零点漂移温度等影响下零位电压不为零，过大会导致被限幅，强震小于500

11. 试说明记录器主要技术指标测定的基本思路