地动仪复原模型(8幅)
张衡地动仪的历史原貌和现实之争
张衡地动仪的历史原貌和现实之争作者：许文龙来源：《物理教学探讨》2008年第15期在中国历史博物馆，摆放着一件古代的神秘仪器——地动仪。
传说有一天，趴在仪器上的八条巨龙，突然受到大地的振动，龙口内所含铜丸，突然掉落。
数日后快马来报，龙头所指方向，天崩地裂。
然而，这个流传了1800年的神奇传说，却遭到现代科技界的质疑。
奥地利学者Leopold Lee在《Zhangheng,Science and Religion》一书中对张衡地动仪的科学性和张衡对地震学的贡献进行了全盘否定，书中谈到，中国人把这个张衡看成国粹，完完全全是一种民族的想往，不是一种完美的现实。
一石激起千层浪，一时间人们纷纷对张衡地动仪的科学性和真实性进行探讨，那么张衡地动仪究尽是真是假呢？1 历史上的张衡和现实中的地动仪张衡（公元78~139），东汉文学家、科学家，字平子，南阳西鄂，今河南南阳市臣龙区石桥镇人。
家为著名大姓，其祖父曾任蜀郡太守，张衡17岁时游学三辅，后来到京都洛阳，就教于太学，“通《五经》，贵六艺”。
张衡连续做了6年的太史令，一直到安帝建成兴元年（公元121年）。
除了天文学以外，他还在数学、物理和机械制造等方面下了很大的苦功，数学名著《算罔论》及他制造的计里鼓车，指南车等等，都是在张衡就任公车司马令时苦心钻研的结果。
据《后汉书•张衡》记载，地动仪是用青铜铸成的，形状很像一个大酒樽，圆径有8尺。
仪器的顶上有凸起的盖子，仪器的表面刻有各种篆文、山、龟、鸟兽等花纹。
仪器的周围镶着8条龙，龙头是朝东、南、西、北、东北、东南、西北、西南8个方向排列的，每个龙嘴里都含有着一枚铜球。
每个龙头的正下方蹲着一只铜铸的蟾蜍，蟾蜍对准龙嘴张开嘴巴，像等候吞食食物一样。
无论哪个地方发生了地震，传来地震的震波，哪个方向龙嘴里的铜球就会滚出来，落到下面的蟾蜍嘴里，发出激扬的响声。
看守地动仪的人听到声音来检视地动仪，看哪个方向龙嘴里的铜球落入蟾蜍嘴里了，就可以断定地震发生的时间和方向。
张衡的地动仪管用吗阅读理解答案
张衡的地动仪管用吗阅读理解答案地动仪早已失传，它是否真能起到检测地震的作用，也就成了一个谜。
一百多年来，国内外不少专家根据范晔《后汉书·张衡传》上的简单描述，设计了各种模型，力图复原地动仪。
我们在中学教科书上见到的那个模型图是其中最流行的一个，是1951年由王振铎设计的。
但是所有这些所谓复原模型没有一个能够真正用于检测地震，不过是艺术品摆设。
2005年，中国地震局的专家宣布他们经过三年的研究，建立了新的地动仪复原模型，并第一次实现了验震功能，通过了专家鉴定和国家验收。
他们在媒体上声称地动仪新模型对河北唐山、云南泸西、越南孟艺发生的三次真实地震进行了检验，听上去颇令人信服。
但是这三次地震分别发生于1976、2000和2001年，而地动仪新模型在2005年才建成，怎么可能对它们进行检验呢？原来地动仪检验的不是真实地震的发生，而是实验室里对真实地震的模拟，实验的时候假定这些地震发生在几百千米之外。
在该地动仪模型建成以后，中国境内每年都多次发生5级以上地震，在该地动仪的检测范围（实验用的越南孟艺地震是4.9级），却没有听说该地动仪模型检测到哪怕一次。
特别是2008年的汶川大地震，北京有震感，也没听说在北京展出的该地动仪模型检测到（否则如此大事在其设计者于2010年发表的有关地动仪的论文中不会不提）。
所以，该地动仪模型的验震功能实际上并没有经过真实地震的检验。
今人具有张衡所没有的物理学、地震学知识和现代工艺，动用了这么多的人力、物力、精力，也还无法实现地动仪的验震功能，不能不让人怀疑张衡的地动仪是否真的管用。
《后汉书·张衡传》认为它是管用的，记载了这么一个著名的故事：有一次地动仪的机关发动，但是人们并不觉得地在动，京师（洛阳）的学者都怪它乱报，几天后信使来了，果然在陇西发生了地震，于是大家都佩服它的巧妙，从那以后皇帝就让史官记载地动发生的方位。
但是这个记载很成问题。
按《后汉书·张衡传》所说，地动仪建成于阳嘉元年（公元132年），张衡卒于永和四年（公元139年）。
小学数学科学教学仪器配备标准
JY／T 0388--2006小学数学科学教学仪器配备标准1 范围本标准规定了小学数学科学教学用仪器设备的配备要求。
本标准作为指导地方教育行政部门和普通教育小学配备数学科学教学仪器使用。
本标准也可作为特殊教育学校配备常规教学仪器的参考。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 1588玻璃体温计GB／T 2985生物显微镜GB／T 4440活扳手GB 4706．22家用和类似用途电器的安全驻立式电灶，灶台，烤炉及类似用途器具的特殊要求GB／T 7000．11可移式通用灯具安全要求GB／T 8059．2家用制冷器具冷藏冷冻箱GB／T 9813微型计算机通用规范GB／T 12803实验室玻璃仪器量杯GB／T 12804实验室玻璃仪器量筒GB／T 13982反射和透射放映银幕GB／T 15643非广播磁带录像机通用技术条件GB／T 15724．1实验室玻璃仪器烧杯GB 15810一次性使用无菌注射器HB 3252方头手锤JB／T 6830投影仪JB／T 9283万用电表JJG 130工作用玻璃液体温度计检定规程JY 0012磁针JY 0057教学用磁钢JY 58地球仪技术条件JY 68植物根尖纵切技术条件JY 73木本双子叶植物茎横切技术条件JY 105勾码JY 0127教学用测力计JY 148蛙发育顺序标本技术条件1JY／T 0388--2006JY 167方座支架JY 227 F256音叉、F512音叉JY 0361教学电源Jy／T 0363视频展示台JY／T 0373教学用液晶投影机JY 0374教学实验室设备电源系统JY／T 0376生物显微演示装置J1f／T 0378放大镜QB／T 1240家用食品烘烤器具QB／T 1966民用剪刀QB／T 1992化学瓷蒸发皿QB／T 2065人体秤QB／T 2087架盘天平QB／T 2094．3木工锯手板锯QB／T 2442．1夹扭剪切两用钳钢丝钳QB／T 2442．3夹扭剪切两用钳带刃尖嘴钳QB／T 2561实验室玻璃仪器试管和培养管SB／T 10205打气筒YY 91035听诊器3要求3．1 小学数学科学教学仪器的配备分为“基本”和“选配”两种配备要求。
《地动仪》课件
02 03
学校教育
一些学校开始将《地动仪》的制作技艺纳入课程，通过课堂教学的方式 ，让学生了解和学习这一传统技艺。这种方式不仅让学生们学到一门技 艺，还能培养他们对传统文化的兴趣和热爱。
社会传承
社会传承主要通过各种社会活动和公共项目来实现。例如，一些社会团 体和组织会组织培训班、工作坊等活动，邀请专家和传承人向公众传授 《地动仪》的制作技艺。
《地动仪》的外观构造
外观描述
地动仪的外观是一个高约1.7米， 直径约1.4米的铜质球体，表面刻 有精细的纹饰，具有古朴典雅的
美感。
材质
地动仪的主要材质是铜，具有良好 的导热性和耐腐蚀性，能够长期保 持其外观和功能。
颜色
地动仪的颜色呈现为铜绿色，经过 长时间氧化和风化作用，表面形成 了一层保护膜，使仪器更加坚固耐 用。
在古代，由于科学技 术的限制，人们对地 震的预测和防范能力 有限。
古代人们对地震的认知
在古代，人们对地震的认知有限，普 遍认为地震是神灵或天意的干预。
这种认知限制了人们对地震的防范和 应对能力，增加了地震灾害的风险。
虽然有一些古代文献记载了地震的发 生和影性，延长使用寿命。
《地动仪》在未来的应用前景
教育领域
将《地动仪》应用于教育领域，作为地震科普教育的重要工具， 提高公众对地震的认识和防范意识。
防灾减灾
将《地动仪》应用于地震监测和预警系统，为政府和民众提供及时 、准确的地震信息，减少地震灾害损失。
文化传承
将《地动仪》作为中华优秀传统文化的代表，向世界展示中国古代 科技的智慧和魅力，促进文化交流与传承。
《地动仪》的内部结构
内部构造
地动仪内部由多个精密的机械部件组成，包括感应器、传 动机构、指示器等。
张衡地震仪现在在哪里【地震仪的介绍及历史故事】
张衡地震仪现在在哪里【地震仪的介绍及历史故事】在中国历史博物馆的陈列大厅里，许多国内外的参观者都被世界上第一架地震仪的复原模型所吸引。
人们不觉惊叹古代中国人的聪明智慧。
这架地震仪的发明者是我国东汉着名天文学家，南阳郡西鄂(今河南省南召县南)人张衡。
他精通天文历算，曾两度担任执管天文的太史令。
他在公元132年发明的世界上第一架测定地震方位曲地动仪，比国外类似仪器早一千多年这架地震仪用精钢制成，圆径8尺，形状像个大酒樽。
上面有个盖子，内部有一个中枢机械“都柱”。
柱旁通着8条道，每条道上有发动机关，周围铸有8条龙。
龙嘴里各含一个小锕球，对着东、西、南、北和东南、东北、西南、西北8个方位。
在地上，对准龙嘴蹲着8个铜蛤蟆，昂着头，张着嘴巴。
哪个方向如果发生了地震，仪器上对着这个方向的龙嘴就会张开，嘴里的铜球就落到蛤蟆嘴里发出响亮的声音，报告震源的方向。
这是因为，在平时，地震仪平稳地放着，都柱也垂直竖立在仪器的中央。
但因为都柱上粗下细，重心高，支面小，像个倒立的不倒翁，这样就极容易受震动而倾倒。
譬如东方发生地震，东面的地壳自然发生波动，震波影响都柱，都柱自然倒向震动方向。
沉重的都柱向东倒下后，于是推动了东方的横杆，横杆推开含有铜球的东面的龙嘴，于是龙嘴吐出了铜球。
有一次，位于仪器西方的龙嘴里的铜球“当啷”一声落到了蛤蟆嘴里。
但洛阳并没有地震的征兆和感觉，有些人便议论纷纷，乘机讥笑说，张衡发明的地震仪并不科学。
没想到过了几天，从西北来人飞报消息，说是距洛阳一千多里的兰州、临洗、陇西一带的陇西郡，发生了地震，大家这才信服了地震仪，赞叹它果真如此灵敏准确，从此，“铜龙报警”这个故事便在朝野上下和广大群众中广泛流传开来。
张衡为人正直、治学严谨。
是我国科学文化史上一位多才多艺的科学家。
他还研究制造成观测风向的候风仪，并曾制造出一种能飞的“木雕”等精巧机械，对天文、地理、数学、哲学都很有研究。
他经过长期观察计算出，人们在一个地方看到的星座，共有两千五百多颗，这和现今天文学家的统计基本一致。
地动仪的历史真实和科学价值
地动仪的历史真实和科学价值一、地动仪的历史真实性（1）史料记载不是孤证范晔公元432年开始撰《后汉书》，历时13年完成，其中的《张衡传》196个字一直是介绍地动仪的经典依据。
从东汉末年至范书之前的320余年间，东汉史书共有13部，迄今有幸留下的完整或不完整的史书共9部，其中另外记有地动仪文字的是西晋司马彪公元306年的《续汉书》，东晋袁宏376年的《后汉纪》以及范晔《后汉书•顺帝纪》。
《续汉书》的时间提早了140年，文字量增加到238个字。
相比之下，技术内容更加准确和丰富的是《后汉纪》。
后来，又在南北朝（陈）虞荔（-561年）的《鼎录》中发现了有关地动仪的16个字。
上述共254个汉字。
（2）考古结果有旁证张衡地动仪置于京师洛阳城南2里的灵台进行观测。
中国社会科学院考古所于1975年对灵台地基进行了考古发掘。
地动仪置放在灵台西侧的第二层平台的两间观测室的北间，室内长10m 宽2.2m，高出地面2m，该房间的地面处理很特殊，是灵台唯一的铺设了两层2x 2汉尺大方砖的地面，属稳定承载地动仪所需。
房间宽度不到九汉尺，仅容“圆径八尺”的地动仪，故蟾蜍只能为器足。
此外，史书还清楚地记载下来，灵台的编制共42人，实施6项观测：“十四人候星，二人候日，三人候风，十二人候气．．．．．．”。
不知道“候风地动仪”的项目是否属于三位“候风”者之责，抑或兼顾的任务。
史载仪器“形似酒尊，其盖穹隆，饰以篆文、山龟鸟兽之形...... , 下有蟾蜍承之。
”我国自1962年后出土了几十件汉代酒尊，有的还镌刻着“酒尊”二字的铭文，故其基本形制在1991年以后已经定论。
共分三种类型，其中的温酒樽11件恰恰都具有穹隆状顶盖、下有器足承托、表面有山龟鸟兽的纹饰，几乎活脱脱地展现出了史书对张衡地动仪的描述。
从物理学上看，这种造型上小下大，无需任何改动就已经非常适合于悬垂摆工作了，稳定性也十分好。
二、地动仪的复原工作地震与非地震运动的关键性差异：非地震运动以微弱的垂直向“颤抖、颠动为主”，地震波却以强烈的水平向“摇动、晃荡为主”。
地动仪
地动仪候风地动仪是中国古代侦测地震的仪器，也是世界最早的地震仪。
由东汉时期，南阳天文学家张衡在汉顺帝永建七年（132年）发明，但已失传，据陈毁于东汉战火。
现存的候风地动仪，是由各国考古学家，根据古书记载与现代科学知识，所复原的模型。
史书记载后汉书记载该仪器曾经测出陇西方向有地震，官员立即上奏皇上，但当时并无地震讯息，立时遭众臣诽议。
三日后六百里加急来报：「甘肃发生大地震」，众人乃信服[1]。
另外一种说法，候风仪与地动仪是两种仪器，前者做成衔花的鸟形，可以依照鸟的指向测风向，并以花转动的速度测定风速。
构成地动仪以精铜铸成。
圆径八尺，合盖隆起，形似酒尊，上饰篆文、山龟、鸟兽之形。
在八个主要方位上各有一口含铜球的龙头。
龙头的正下方，各有一仰头张口的青铜蟾蜍，对准龙头。
当某一方向传来地震时，此方向的一个火龙吐珠，正落入蟾蜍口中，发出巨响，报告发生地震，其他七只龙头不为所动。
根据口含铜珠的蟾蜍的方位，可知地震发生的方向[1]。
八个主要方位如下：标字方向度数子正北0度艮东北45度卯正东90度巽东南135度午正南180度坤西南225度酉正西270度干西北315度复原的候风地动仪根据后汉书里的195个字，考古学家王振铎花了5年的时间，结合英国科学家的地震理论，于1951年复制出候风地动仪。
其外型的8条龙为明清风，显得比较华丽。
当年美国尼克森总统来访时，曾赞赏有佳。
而唐山大地震时，由于其制作原理错误[2]，所以其未能展现该有的功能。
后人们重新解读了「关」、「机」二字（关为「门闩」、机为一种「杠杆机关」），认为地动仪应为「悬垂摆原理」所操控,研究人员按此复原，最终在多次地震央进行检测并取得了成功。
新近复原的侯风地动仪采用圆柱体直桶腰，8条龙仅有龙首，线条简单，8只蟾蜍背部朝内顶起仪器，嘴巴朝外向上张开[3]。
此外，十九世纪的英国和日本学者也曾尝试复原地动仪[4]。
相关事件2007年，大韩民国将候风地动仪列为大韩民国文化遗产申报世界文化遗产，同期申报的还有「活字印刷术」。
世界首台地动仪的诞生
世界首台地动仪的诞生作者：梁衡来源：《大众科学》2013年第03期提要：地动仪是汉代科学家张衡的传世杰作。
东汉时代，地震频繁。
张衡经过长年研究，终于在公元132年发明了候风地动仪，这也是世界上第一架地动仪公元78年，东汉的南阳郡西鄂县（今河南南阳石桥镇）降生了一个人。
他就是后来在世界科学史上占有显赫地位的科学家张衡（公元78-139）。
张衡自幼刻苦读书，16岁即外出考察游学，后在京为官。
一生共有著作20种53篇，涉及文学、史学、哲学、天文、历算、地理、艺术图籍。
正如1956年中国科学院院长郭沫若在重修张衡墓时的题词中说的那样：“如此全面发展之人物，在世界史中亦所罕见。
”预报地震朝野生疑话说公元138年的一天，洛阳城里汉顺帝早朝，文武百官班列两旁。
顺帝道：“众爱卿，可有什么事情要向朕奏明？”这时班中一位老臣，鹤发童颜，趋前几步跪下道：“臣今早察知京师正西方向发生地动，那里必是房倒墙摧，江河横溢生灵涂炭、万请陛下速派员安抚，以救民于水火。
”这个老人就是年已61岁的张衡。
他本来在朝中任太史令、侍中，三年前因敢于直言而被排挤出京任河间相，如今刚刚回朝任尚书，第一次上奏就说出这般不吉利的话来。
且外面风和日丽，朗朗乾坤，没有一丝地震的迹象，当即有人跪奏顺帝：“我朝在和帝永元八年（公元96年）至安帝延九四年（公元125年），30年间就有23年发生大地震。
安帝元初六年（公元119年），两次地震，京师和42个郡全都受灾，房倒屋塌，山崩地裂。
那是神灵主宰，上天垂象，朝将易主，果然连换三朝。
自我皇永建元年（公元125年）登基以来，上应天意，下随民心，天下太平，谷丰粮登，何来凶象之兆？平子（张衡字）在朝为官多年，被调为外相，分明是对圣上有怨。
今日登殿假借天意，造谣惑上，宜交廷尉（掌刑法的官）论罪，以肃朝纲。
”此人伶牙俐齿，口若悬河，朝中不少迷信老朽听得连连点头。
张衡的一些好友也不敢插嘴申辩，大殿之内一片肃静。
顺帝一时也拿不定主意。
A版三年级语文下册《张衡和他的地动仪》教学PPT课件(4篇)
……
自学提纲： • 张衡为什么发明地动仪？ • 地动仪有什么作用？
学习课文 ：
1.课文主要讲的是谁？他是什么时候的人？ （张衡，我国东汉人。）
2.张衡是一个什么人？他做了一件什么重要 的事？ （张衡是一位杰出的科学家，他发明 了地 动仪。）
默读第2、3、4自然段，解 答下列问题：
张衡发明的地动仪有什么作用呢？谁来说说？你能 用这样的句式说一说吗？
•
如果（哪个）方向发生了地震，朝着那（个 ）
的龙就会（张开）嘴巴,铜球（落下）。铜球（当啷）
一声，正好落在（铜蛤蟆）的嘴里。人们听了，
就知道哪个方向发生了地震。
东汉时期，有一位伟大的科 学家名叫张衡。
还可以用什么词来替换 “伟大”呢？
著名、优秀
仿照第八自然段的写法， 写一个你熟悉的东西。
张衡和他的地动仪
一、复习导入
精通 察觉 议论纷纷 震惊 灵敏
1.课文主要讲的是谁？ 他是什么时候的人？
（张衡，我国东汉人。）
2.张衡是一个什么人？他做了一件什么重要 的事？ （张衡是一位伟大的科学家，他发明 了地动仪。）
张衡说“京都西面发生 地震”时，人们相信吗？后 来又有什么变化？为什么？
各乘气而立，载水而浮”（东汉张衡《浑天仪注》）， 即天地之间上半充满了气 ，下半则充满了水 。到了北 宋时代 ，张载提出 “地在气中”（《正蒙·参两》）， 认为天地之间完全为气所充满 。
阳县石桥镇）人。早年在家
发奋苦读，17岁去长安和洛
阳一带游历，参观太学，求
师访友。永元十二年（100）
出任南阳太守的主簿。永初
五年（111）赴京都任郎中
和尚书侍郎，并曾两度担任
秦汉时期文化
《 汉 书 》
文学价值：文字简洁优美，词汇丰富，通俗易懂， 文学价值：文字简洁优美，词汇丰富，通俗易懂，生动形 简洁优美 形成《史记》 象，形成《史记》独具艺术魅力的语言特色鲁迅誉之为
“史家之绝唱， 无韵之离骚” 史家之绝唱， 无韵之离骚”
时间： 时间： 体例： 体例： 作者： 作者： 西汉一代的历史 纪传体断代史 班固（东汉） 班固（东汉）
时间： 黄帝—汉武帝时的历史 三千多年） 汉武帝时的历史（ 时间： 黄帝 汉武帝时的历史（三千多年） 体例： 体例： 第一部纪传体通史 史学价值：全面记述了历代政治、经济、军事、 史学价值：全面记述了历代政治、经济、军事、 思想、民族、外交等方面的情况， 思想、民族、外交等方面的情况，保 存了大量珍贵史料， 存了大量珍贵史料，深刻反映了社会 各方面的发展和变化。 各方面的发展和变化。
蔡伦 （？--121年） 东汉人
⑷造纸术的外传和伟大意义
外传？ 外传？
造纸术由我国传遍世界，为人类文化发 展作出了巨大的贡献，有利于人类文化的传 播，这是中华民族对世界文明的巨大贡献。
先进的科学技术成就
类别
天文 历法 数学 医学
成就 “太初历”—— 我国第一部较完整的历书 太初历” 太初历 世界最早关于太阳黑子的记录（西汉） 世界最早关于太阳黑子的记录（西汉） 张衡科学解释月食，发明地动仪（早欧洲1700多年） 1700多年 张衡科学解释月食，发明地动仪（早欧洲1700多年） 九章算术》 东汉、我国数学开始形成完整的体系） 《九章算术》（东汉、我国数学开始形成完整的体系） 黄帝内经》 奠定了祖国医学的理论基础。 《黄帝内经》：奠定了祖国医学的理论基础。 《神农本草经》：我国第一部完整的药物学著作。 神农本草经》 我国第一部完整的药物学著作。 “神医”华佗: 麻沸散(早西方1600多年) 神医” 1600多年 神医 华佗: 麻沸散(早西方1600多年) “医圣”张仲景：《伤寒杂病论》是中医重要经典。 医圣” 医圣 张仲景： 伤寒杂病论》是中医重要经典。 西汉 出现 105年 105年，蔡伦 改进造纸术 4世纪起外传， 世纪起外传， 推动人类文化发展
破解地动仪之谜
黄 明 ｍｍ１ ２ ⑧１ ６Ｃ ｍ ２ １ ２ ．Ｑ
碾 解 地 动 仪 乏谜
王 瑞 良
近年来接连发生 的海地 、智利和我 国汶川 、 玉 树等 大地震 ， 无一不牵动着全世 界人 民的心 ， 更 也
让人们关注地震 的预测和预报。其实 ， 这种关注早 在古代就开始了。 据 史籍 记 载 ，世 界 上第 一 台观测 地 震 的仪 器——地动仪 ， 是我 国东汉科学家张衡于公元 １２ ３ 年发 明的。它比国外 同类设备早诞生 １ ｏ 年 。 ｏ ｏ 公 元 １４ ｌ ３ 年 ２月 １ ３日， 台仪器成功地实测 出甘肃 这 天水一带的陇西大地震 ， 初步揭 开了地震这一 自然 灾害 的神秘 面纱 。张衡 地动仪是人类 第一次利用 惯性原理成 功测 出地震方位的验震仪器 ， 是我国古 代科学技术 的辉煌 成就之一 ， 的问世 ， 它 开创 了人 类用科学仪器检测地震的新纪元 。 然而 ， 由于年代 的久远和 自然 灾害 、 战乱等原 因 ， 台仪器 早在 １ ０ 这 ０多年前 就神秘地 消失 了 ， ７ 它的原理和外 观 ，长期 以来成 为人们 心 中的不解 之谜 。 所幸 的是 ，后汉书 ・ 《 张衡传》 等历史文献 ， 对地
台 上 验证 。
验证 中 ， 他们紧紧抓住史料 中“ 中有都柱 ， 傍有 八道” 这个原理复原的关键 ， 从地震学理论 出发 ， 考 证了“ 都柱 ” 的基本词义 ， 在振动 台上对原大框架结 构的悬挂 “ 都柱” 进行了严格试验 ， 证实了新模型只
对地震 引起 的水平运动有反应 ， 而对非地震 的垂直 运动和其他人 为干扰 一直未 出现误触 发 ，从而证 明： 张衡地动仪 的工作 原理应 当是 “ 悬垂 摆原理 ” ， 即地动仪 是利用 了 １ 根悬挂柱体的惯性来验震 的， 而不是沿袭多年 的“ 直立杆原理” 。 与此 同时 ， 他们考证了汉代加工铸造 的技术水 平 ， 了原大模型的固有周期 、 测试 频率响应 、 负载效 ＇ ０ ． ９ ２ｆ？ ９ ｆ
解密地动仪
解密地动仪作者：韩吉辰来源：《百科知识》2008年第18期提起地震，人们便会想起张衡发明和制作的世界上第一架记录地震的仪器——“地动仪”。
然而，自东汉末年以后，就再也没有谁能知道地动仪究竟是什么样子。
而今公众看到的地动仪既非原物又非出土文物，而是后人根据史料记载所设计和制作的模型，最近的一个复原模型上个月在山西“出炉”，这也是国家“张衡地动仪科学复原”课题组最新的一次尝试。
人们之所以对复原地动仪如此感兴趣，是因为它一度被誉为现代地震学的奠基石，但它究竟能不能“工作”又是如何“工作”的，在后人看来还是一个谜。
历史记载中的“地动仪”据《后汉书·张衡传》记载，地动仪“以精铜铸成，圆径八尺”，“形似酒樽”，上有隆起的圆盖，仪器的外表刻有篆文以及山、龟、鸟、兽等图形，仪器的内部中央有一根铜质“都柱”，柱旁有八条通道，称为“八道”，还有巧妙的机关。
仪体外部周围有八条龙，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北八个方向布列，龙头和内部通道中的发动机关相连，每个龙头嘴里都衔有一个铜球。
对着龙头，八个蟾蜍蹲在地上，个个昂头张嘴，准备承接铜球。
当某个地方发生了地震，地震波由震中传来时，樽体随之运动，触动机关，使发生地震方向的龙头张开嘴，吐出铜球，“当”的一声，落到铜蟾蜍的嘴里，于是人们就知道了地震发生的方向。
汉顺帝三年十一月壬寅(公元134年12月13日)，地动仪的一条龙的机关突然发动，吐出了铜球，“当”的一声，掉进了下面蟾蜍的嘴里。
当时在京城的人们丝毫没有感觉到地震，于是有人责怪地动仪不灵验，甚至说张衡有意造谣生事!没过几天，陇西有人飞马来报，证实那里前几天确实发生了地震，众人“于是皆服其妙”，对张衡的高超技术表示了信服。
你看，陇西距洛阳有1000多里呢，地动仪标示无误，说明它的测震灵敏度是比较高的。
据学者们考证，张衡在当时利用了力学上的惯性原理，“都柱”的设立是关键，能够感知地震波的到来，实际上起到惯性摆的作用。
张衡地动仪复原养竹版终结篇
张衡地动仪复原养竹版终结篇农夫复原的地动仪养竹版，从开始到现在的终结版已经整整一年过去了。
期间虽说有过几次改动，但是总的思路和功能没有实质性的变化。
只是努力朝着符合古人描述的方向去做，最终成为更加符合或接近原作品的复原之作。
张衡的候风地动仪作为可以感知地震的精密仪器存在过是毋庸置疑的。
由于原器和制作资料的灭失，现在的人们要想复原一个一摸一样的几近不可能。
即使根据已有的记载去做，凭心而论，也是十分艰难的。
现存的公认的资料是《后汉书·张衡传》中关于地动仪的描写。
其它的记述都没有超出这部分内容的。
《后汉书·张衡传》中关于地动仪的描写共有196个字。
现在人们的复原都是依据这里面的描写去开发自己的潜力，力图恢复出当初的地动仪的大概的样子。
这196个字的记述有些是可以变通的。
例如那个精铜铸成的精铜。
现今的人们会用到今天更常使用的材料去实现。
估计就是张衡再世也不会拒绝使用更新更好用的材料的。
要不是强调复古，完全不必理会这些对于记述上的改变。
有一些虽然记述得看似详尽，要想得知其真更是不可能。
例如那个“篆文山龟鸟兽”，你很难再现出当时器件上的情形究竟是哪些山龟鸟兽，它们有几个？都在什么位置？以及写了哪些篆文等等。
但是，这些对于地动仪的性能和功能都不会构成重大的影响。
真正的关键的记述是决定复原地动仪的成败的关键。
好在这196个字中的记述认真详实的记录下地动仪的所有的关键部分。
首先，地动仪是分为内外两部分的，外部的构造是为指示所发生的地震的方位而设立的。
这部分的功能构件是“外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之”。
那么龙究竟在何处为好呢？就是龙应该安排在什么位置上？如果把龙安排在尊桶上，不是不合理。
安排了，那些山龟鸟兽就要画在各龙的缝隙中。
篆文也不好安排。
要是在龙之间画些祥云之类的还好，要是像塞夹缝似的，胡乱画些山龟鸟兽，这可能吗？这不符合中国人的审美观点。
由此出发，这次农夫把整个尊桶的表面腾出来给山龟鸟兽，让八龙到尊盖上，不仅提高了龙的位置，也提高了龙的地位。
力学中的诗与美-郑州大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
力学中的诗与美_郑州大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.根据矢跨比，赵州桥的主拱是一个（）。
参考答案:坦拱2.人类早期的劳动主要围绕着————，所以力学最早也着重于重心、重力与平衡。
参考答案:起重与搬运3.以下哪位科学家提出了“加速度”的概念。
参考答案:伽利略4.经典时空观认为时间和空间是绝对的和无限的。
参考答案:正确5.从黄钟出发，经历了五次“损”和六次“益”之后，共得到了12个音，这就是一个八度之内的十二个半音，古人称之为————。
参考答案:十二律6.以下哪些乐器的发声原理是以空气柱振动为主的？参考答案:埙_箫_笛7.中国古代建筑中柱的主要变形形式是————。
参考答案:轴向压缩8.杨振宁在他著名的演讲《美与物理学》中说——物理学存在三种美。
请从下列选项中选出这三种美。
参考答案:理论结构之类_现象之美_理论描述之美9.以下哪三种是旧石器的主要制作方法。
参考答案:碰砧法_砸击法_锤击法10.以下哪三种乐器是以空气柱振动为主的气鸣乐器。
参考答案:埙_箫_笛11.以下哪句诗描述了运动的相对性。
参考答案:卧看满天云不动，不知云与我俱东。
12.以下哪一选项不属于杨振宁所说的“物理学存在三种美”之一。
参考答案:文学描述之类13.故宫三大殿中的中和殿和保和殿，其屋顶形式分别为————和————。
参考答案:四角攒尖顶_重檐歇山顶14.响度可以用声波的振幅来描述，能量越大、振幅越大，响度就越大。
参考答案:正确15.以下哪个成就属于阿基米德。
参考答案:发现“杠杆原理”。
_发现“物体所受的浮力等于它所排开的水的重量”这一规律。
16.郑州市古荥镇汉代冶铁遗址出土的铁制品和陶模之上，都可以看到“河一”字样，这是指“河南郡第一冶铁作坊”。
参考答案:正确17.郑州市境内有一条贾鲁河，得名于主持黄河治理工作的————官员贾鲁。
参考答案:元代18.甬江流域的————是我国古代典型的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程，位于浙江宁波。
地震仪是谁发明的
地震仪是谁发明的地震仪是谁发明的答案：张衡。
我国东汉时代的科学家张衡，在公元132年就制成了世界上最早的”地震仪”——地动仪。
这架地震仪的发明者是我国东汉着名天文学家，南阳郡西鄂(今河南省南召县南)人张衡。
他精通天文历算，曾两度担任执管天文的太史令。
他在公元132年发明的世界上第一架测定地震方位曲地动仪，比国外类似仪器早一千多年这架地震仪用精钢制成，圆径8尺，形状像个大酒樽。
上头有个盖子，内部有一个中枢机械”都柱”。
柱旁通着8条道，每条道上有发动机关，周围铸有8条龙。
龙嘴里各含一个小锕球，对着东、西、南、北和东南、东北、西南、西北8个方位。
在地上，对准龙嘴蹲着8个铜蛤蟆，昂着头，张着嘴巴。
哪个方向如果发生了地震，仪器上对着这个方向的龙嘴就会张开，嘴里的铜球就落到蛤蟆嘴里发出响亮的声音，报告震源的方向。
这是因为，在平时，地震仪平稳地放着，都柱也垂直竖立在仪器的中央。
但因为都柱上粗下细，重心高，支面小，像个倒立的不倒翁，这样就极容易受震动而倾倒。
譬如东方发生地震，东面的地壳自然发生波动，震波影响都柱，都柱自然倒向震动方向。
沉重的都柱向东倒下后，于是推动了东方的横杆，横杆推开包含铜球的东面的龙嘴，于是龙嘴吐出了铜球。
有一次，位于仪器西方的龙嘴里的铜球”当啷”一声落到了蛤蟆嘴里。
但洛阳并没有地震的征兆和感觉，有些人便议论纷纷，乘机讥笑说，张衡发明的地震仪并不科学。
没想到过了几天，从西北来人飞报消息，说是距洛阳一千多里的兰州、临洗、陇西一带的陇西郡，发生了地震，大家这才信服了地震仪，赞叹它果真如此灵敏准确，从此，”铜龙报警”这个故事便在朝野上下和广大群众中广泛流传开来。
1/ 8张衡为人正直、治学严谨。
是我国科学文化史上一位多才多艺的科学家。
他还研究制造成观测风向的候风仪，并曾制造出一种能飞的”木雕”等精巧机械，对天文、地理、数学、哲学都很有研究。
他经过长期观察计算出，人们在一个地方看到的星座，共有两千五百多颗，这和现今日文学家的统计基本一致。
教材不宜再用传统地动仪模型图-模板
教材不宜再用传统地动仪模型图【专题名称】中学历史、地理教与学【专题号】G32【复印期号】20XX年07期【原文出处】《历史教学问题》(沪)20XX年2期第97~98,84页【作者简介】王亚娟,上海市上音杨浦学校。
长期以来,中学历史教材一直把张衡发明的地动仪和地动仪模型图(图1)作为秦汉时期科学技术成就的重要内容。
以初中历史教材为例,人民教育出版社出版的新老教材、上海版新老教材均使用了这幅图片。
人教版教材除这幅图片外,还附有地动仪震动示意图。
在新教材中这幅图片由黑白变成了彩色,古色古香的彩色图片更加清晰可辨,令人印象深刻。
由于历史上张衡发明的地动仪并没有保存下来,图中的地动仪模型是20世纪50年代我国考古专家研究复原的,被简称为传统模型。
20XX年以来,一些大型新闻媒体就专家对传统地动仪模型的质疑、对新的地动仪复原模型研究成果情况进行了报道,使传统地动仪模型的问题公开化,而新教材却继续选用被证明已经谬误的传统地动仪模型图,导致中学历史课堂对地动仪模型图的教学常常陷入尴尬境地。
下面就这个问题具体阐述。
地动仪模型(图1)一、教材内容的滞后和新闻媒体对新研究成果报道形成鲜明对比历史教材选用的地动仪模型图是1951年考古专家王振铎先生研究复原的模型,被简称为传统模型。
但是这个地动仪模型存在严重失误,因为地动仪是地震学的一种专业仪器——验震器,复原模型需要也必须同时具备两种基本功能,即对非地震的干扰振动不反应,只对地震引起的特殊地面运动才有稳定的反应。
但这个复原模型没有解决这个关键性问题,只是一个不能工作的摆设。
因此,这个地动仪模型遭到了国内外一些专家的质疑和批评。
从1969年以来,中国、日本、美国、荷兰和奥地利等国的学术界便发表了一系列的严肃批评文章,其中还包括国内外着名的科学院院士傅承仪、李善邦、李约瑟(英)、博尔特(美)等人的批评与否定。
半个世纪以来,对于传统模型的原理性错误以及其他的问题,许多历史教师和学生并不了解。
基于地震反应谱的候风地动仪设计理
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ２０２２，４４（６）：１３２１⁃１３２６ＤＯＩ：１０ １６５７９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ９６６９．２０２２．０６．０８∗２０２１０３０１收到初稿，２０２１０３１８收到修改稿㊂∗∗朱玉田，男，１９６７年８月生，江苏新沂人，汉族，同济大学机械与能源工程学院教授，博士，博导，主要研究方向为机械控制及信息处理技术，智能机械及机器人，微机械（ＭＥＭＳ）和工程机械及其关键技术㊂∗∗∗李亚美，女，１９９７年１２月生，山西忻州人，汉族，同济大学在读硕士研究生，主要研究方向为机械设计及理论㊁浪流集成发电机理㊂基于地震反应谱的候风地动仪设计理论∗ＤＥＳＩＧＮＴＨＥＯＲＹＯＦＨＯＵＦＥＮＧＳＥＩＳＭＯＧＲＡＰＨＢＡＳＥＤＯＮＳＥＩＳＭＩＣＲＥＳＰＯＮＳＥＳＰＥＣＴＲＵＭ朱玉田∗∗㊀李亚美∗∗∗㊀刘㊀钊㊀㊀徐㊀浩㊀㊀刘禹明（同济大学机械与能源工程学院，上海２０１８０４）ＺＨＵＹｕＴｉａｎ㊀ＬＩＹａＭｅｉ㊀ＬＩＵＺｈａｏ㊀ＸＵＨａｏ㊀ＬＩＵＹｕＭｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１８０４，Ｃｈｉｎａ）摘要㊀东汉科学家张衡所发明的候风地动仪在失传后至今还未得到公认的复原模型，致使其真实性受到外界的质疑㊂针对候风地动仪复原研究中存在的对于候风地动仪实际性能不明确及缺乏有效的性能检验方法两大问题，在对地动仪测震机理㊁候风地动仪的示震性能和抗干扰性能进行分析的基础上，提出了将地动仪对检验波是否做出示震响应作为候风地动仪示震灵敏度与抗干扰性能检验标准的检验波法㊂在确定了应响应检验波与不响应检验波两种检验波的基础上，提出了一种全新的基于反应谱的候风地动仪复原方案，推导出候风地动仪自振周期范围为１ ５ｓ ２ ５ｓ，响应临界值为５ｍｍ １０ｍｍ㊂研制了实验样机，试验表明该复原模型满足候风地动仪的示震与抗干扰要求，证实了候风地动仪历史记载的真实性㊂关键词㊀候风地动仪㊀复原模型㊀检验波㊀地震反应谱㊀示震性能㊀抗干扰性能中图分类号㊀ＴＨ１１３ １㊀ＴＨ８２５㊀㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＴｈｅａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ，ｉｎｖｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｇｒｅａｔｓｃｉｅｎｔｉｓｔｏｆｔｈｅＥａｓｔｅｒｎＨａｎＤｙｎａｓｔｙ，ＺｈａｎｇＨｅｎｇ，ｈａｓｂｅｅｎｑｕｅｓｔｉｏｎｅｄｂｙｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｗｏｒｌｄ，ｂｅｃａｕｓｅｉｔｈａｓｎｏｔｙｅｔｂｅｅｎｒｅｓｔｏｒｅｄｔｏａｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄｍｏｄｅｌａｆｔｅｒｂｅｉｎｇｌｏｓｔ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｍａｊｏｒｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｉｓｔｈａｔｔｈｅａｃｔｕａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｉｓｎｏｔｃｌｅａｒ，ａｎｏｔｈｅｒｍａｊｏｒｐｒｏｂｌｅｍｉｓｔｈｅｌａｃｋｏｆｅｆｆｅｃｔｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｔｗｏｍａｊｏｒｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｎｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ，ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｔｈｅａｎｔｉ⁃ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ，ａｔｅｓｔｗａｖｅｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｔａｋｅｓｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄａｎｔｉ⁃ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈａｓｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｒｅｓｐｏｎｄｓｔｏｔｈｅｔｅｓｔｗａｖｅｏｒｎｏｔ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｔｅｓｔｗａｖｅｓ，ｎａｍｅｌｙｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅａｎｄｔｈｅｕｎｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ，ａｎｅｗｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ（１ ５ｓ ２ ５ｓ）ａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅ（５ｍｍ １０ｍｍ）ｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈａｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．Ａｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｏｔｙｐｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｍｅｅｔｓｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｉｓｐｌａｙａｎｄａｎｔｉ⁃ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ，ａｎｄｃｏｎｆｉｒｍｓｔｈｅｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｒｅｃｏｒｄｓａｕｔｈｅｎｔｉｃｉｔｙｏｆｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀Ｈｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｓｇｒａｐｈ；Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；Ｔｅｓｔｗａｖｅ；Ｓｅｉｓｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍ；Ｓｅｉｓｍｉｃｉｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；Ａｎｔｉ⁃ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ：ＬＩＵＺｈａｏ，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈａｏ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ，Ｆａｘ：＋８６⁃２１⁃６５９８２８７５Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２１０３０１，ｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２１０３１８．㊀㊀引言㊀㊀候风地动仪是世界上第一架测验地震的仪器，由中国东汉时期的科学家张衡发明于汉顺帝阳嘉元年（公元１３２年），它比欧洲出现地震仪的时间要早一千五百年左右㊂‘后汉书㊃张衡传“详细记载了张衡的这一发明及其效果㊂候风地动仪是中国人心目中的 国宝 国粹 ，同中国四大发明之一的司南分别是人㊀１３２２㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀类在地震学和地磁学的首创仪器，在科学发展史中具有很高的地位［１］㊂目前候风地动仪的主流复原模型是直立杆复原模型与悬锤摆复原模型，但均存在各自的缺陷：直立杆模型的结构稳定性不高，对任何震源引起的振动都会响应，不能区分地震波；悬垂摆结构制造出的固有频率较低的摆会使得整体结构尺寸过大，不符合史实㊂张衡地动仪实物失传后［２］，至今还没有得到公认的复原模型［３］，这引起了许多对张衡地动仪的质疑和批评［４］，甚至教科书中不得不删除相关内容㊂有鉴于此，文献［５］中提出球面都柱摆复原方案，它是一个具有低固有频率的稳定倒立摆结构，能以较小尺寸实现低固有频率地震动位移信号的感应，其结构㊁形状㊁性能等更符合历史记载㊂候风地动仪的实际性能及其检验方法一直是候风地动仪复原研究的重要问题，通过对地动仪测震机理㊁示震性能和抗干扰性能的分析，得出了较为理想的检验候风地动仪性能的方法，进而提出了一种全新的候风地动仪复原模型方案，制作了符合后汉书描述的基于球面都柱摆结构的候风地动仪关键部件，证实了候风地动仪的科学性和真实性㊂１㊀候风地动仪的特性和检验标准㊀㊀候风地动仪是一台测震仪器，既要能示震还要能抗干扰㊂据‘后汉书“等历史记载，候风地动仪可以对几百公里外陇西传来的无感地震进行示震，并在日常干扰下未发生误报地震的情况［６］㊂故其示震灵敏度达到了对无感的非地方震就能引起反应的水平㊂据考古发现推测［７］，候风地动仪放置于东汉灵台的一个密室，该灵台是许多大型国事活动的举办地，周围有多种人类活动的高频（相对于地震动）干扰，由此推测，候风地动仪的抗干扰性能也达到了对近有感高频噪声不会产生反应的水平㊂从位移特性看，地震波特别是非地方震地震波具有低频大位移特征，而干扰振动相对于地震波具有高频小位移的特征，它与加速度特性不同㊂如图１所示，图１ａ为加速度幅频特性，地震波的幅值小于干扰信号，然而由图１ｂ可知，位移频谱中低频段的地震信号幅值显著大于干扰信号，故地动仪应该采用低频的位移测量系统，这也是现代地震仪普遍采纳的测量㊂地动仪的示震灵敏度要求是指地动仪能对其希望指示的地震波信号（频域广㊁随机性强）准确作出响应㊂据候风地动仪历史记载，其指示的地震波信号的强度约为无感近有感，具有典型非地方震的特性㊂地动仪可简化为一个单自由度系统，常用幅频特性来描述，但幅频特性描述的是单一频率激励下的响应特性，图１㊀典型地震波与干扰信号的加速度和位移幅值谱对比Ｆｉｇ．１㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｙｐｉｃａｌｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｓａｎｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌｓ无法准确体现系统在复杂信号激励下的响应特性，不能很好地用于地动仪示震灵敏度设计，为此，构造 应响应检验波 ，使其符合候风地动仪可指示的地震波信号特性，作为地动仪的示震灵敏度检测标准㊂地动仪的抗干扰能力是指地动仪能够抵抗来自人类活动㊁车马行驶等高频干扰噪声㊂据候风地动仪历史记载，其所能抵抗的干扰噪声强度约为微弱有感，具有典型人类活动噪声的特性㊂与之类似，构造 不响应检验波 ，使其符合候风地动仪可抵抗的干扰噪声特性，作为地动仪的抗干扰能力检测标准㊂２㊀检验波的设计㊀㊀根据国家地震科学数据中心记录的１９９０ ２００８年间㊁震级为６ ８级公开的地震数据分析，筛选满足上述条件且震中距为６００ｋｍ １１００ｋｍ的震相数据［８］，可知非近震震相频率为低频，不超过５Ｈｚ，具有明显的卓越频率特征（０ １Ｈｚ １Ｈｚ）㊂根据地震波的频率分布特性和无感近有感要求，构建如图２所示的应响应检验波的加速度目标幅值谱㊂图２㊀应响应检验波的加速度目标幅值谱Ｆｉｇ．２㊀Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔａｒｇｅｔａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ在图２的基础上，将其和随机生成的相位角经离散傅里叶逆变换，再乘上平滑阶梯函数并进行基线偏㊀第４４卷第６期朱玉田等：基于地震反应谱的候风地动仪设计理论１３２３㊀㊀移修正，最终得到模拟地震波加速度时程信号㊂上述应响应检验波的加速度计权均方根值为０ ００４３ｍ／ｓ２，参照国际标准ＩＳＯ２６３１，人体对地震动的感知阈值约为０ ００５ｍ／ｓ２，符合近有感要求㊂其中地震波加速度时程图和位移时程图分别如图３ａ和图３ｃ所示㊂图３㊀应响应检验波和不响应检验波仿真模拟信号图Ｆｉｇ．３㊀Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｏｇｓｉｇｎａｌｄｉａｇｒａｍｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅａｎｄｔｈｅｎｏｎ⁃ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ㊀㊀由人类活动造成的地震噪声源的波形成分的频率分布随机，通常在１Ｈｚ以上［９］㊂在古代较高频噪声可能较少，故将地震噪声源的频带范围设为１Ｈｚ２０Ｈｚ［１０⁃１１］㊂根据频率分布特性和微感要求，生成高斯白噪声，经过１Ｈｚ ２０Ｈｚ带通滤波得到不响应检验波［１２］６５⁃９０㊂通过参数调整，当高斯白噪声的功率设为０ １９Ｗ时，计算得不响应检验波的加速度计权均方根值为０ ００６４ｍ／ｓ２，符合微感（加速度计权均方根值略大于０ ００５ｍ／ｓ２）要求㊂其加速度时程信号和位移时程信号分别如图３ｂ和图３ｄ所示㊂３ 基于反应谱的设计方法㊀㊀通常地动仪测震系统可简化为如图４所示的单自由度测量系统㊂图４㊀地动仪单自由度测量系统模型Ｆｉｇ．４㊀Ｓｉｎｇｌｅｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｏｆｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ其运动方程为ｘ㊆ｒ（ｔ）＋２ξｗｎｘ㊃ｒ（ｔ）＋ｗｎ２ｘｒ（ｔ）＝ｕ㊆（ｔ）（１）式中，ｘｒ（ｔ）为质点与地面的相对位移；ｕ㊆（ｔ）为地震产生的位移；ξ为阻尼比；ｗｎ为系统固有频率㊂测震系统的自振周期和系统阻尼比是测震系统的重要参数，对测震系统的振动特性具有重要的影响㊂而另一方面，地动仪的示震响应位移临界值对地动仪的示震灵敏度和抗干扰能力也具有决定性作用㊂由于候风地动仪的系统阻尼一般较小，对系统性能影响较小，故地动仪设计的主要参数为系统自振周期和示震响应位移临界值（以下简称响应临界值）㊂位移反应谱是不同自振周期系统对指定激励响应的最大位移图线㊂响应检验波的位移反应谱可直观地判定地动仪在指定的自振周期和响应临界值下是否会产生响应，由此可以检验系统是否满足示震灵敏度要求㊂同理，不响应检验波的位移反应谱可直观地检验系统是否满足地动仪的抗干扰要求㊂应响应检验波和不响应检验波作用于不同自振周期系统的响应的时程可通过仿真计算获得㊂由此可作出相应的反应谱如图５和图６所示，计算中系统阻尼比设为０ ０４㊂图５中，为满足系统对应响应检验波能作出响应，设计系统的自振周期和响应临界值对应的点Ｐ应在谱线下方的阴影部分，即该点对应的位移响应临界值应小于图５中相应自振周期的最大位移值，表示系统在应响应检验波作用下会发生响应，符合灵敏度要求，且Ｐ点离谱线距离越远，系统灵敏度余量越大㊂同理，图６中，为满足系统对不响应检验波不作出响应，设计系统的自振周期和响应临界值对应的点Ｑ应在谱线上方的阴影部分，即该点对应的位移响应临界值应大于图６中相应自振周期的最大位移，表示系统在不响应检验波作用下不会发生响应，符合抗干扰要求，且Ｑ点离谱线距离越远，系统抗干扰余量越大㊂为同时满足系统灵敏度和抗干扰要求，设计系统㊀１３２４㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀图５㊀应响应检验波的位移反应谱Ｆｉｇ．５㊀Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ图６㊀不响应检验波的位移反应谱Ｆｉｇ．６㊀Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｎｏｎ⁃ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ的响应临界值应大于图７所示反应谱中不响应检验波反应谱曲线相应自振周期的最大位移反应值，且小于应响应检验波反应谱曲线相应自振周期的最大位移反应值㊂图７㊀应响应检验波和不响应检验波的位移反应谱Ｆｉｇ．７㊀Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｎｏｎ⁃ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ由图７可知，两图线交于点Ａ，对应的自振周期为Ｔ０（约１ｓ），当系统自振周期小于Ｔ０时，系统对不响应检验波的位移响应比应响应检验波大，不满足地动仪的工作性能㊂因此，地动仪的自振周期应大于Ｔ０㊂当地动仪的自振周期为Ｔ０ Ｔ１时，两检验波间的最大反应位移余量ｌ３较小，设计系统安全性不足㊂而通常地动仪的自振周期越大，系统越难实现，因其会造成物体的尺寸过大㊁加工精度难以保证等㊂例如对于常见的振动系统－单摆系统，当其自振周期取值过大为３ｓ时，计算得摆长达２２３４ｍｍ㊂因此不希望自振周期太大，选择自振周期小于Ｔ２㊂所选取的自振周期范围为１ ５ｓ ２ ５ｓ，响应临界值范围为２ｍｍ １０ｍｍ，考虑到两种检验波间的最大反应位移余量尽可能大，兼顾较高的反应灵敏度和较好的抗干扰能力，又因为倾倒阈值过低会使得都柱摆加工困难，故响应临界值尽可能在５ｍｍ １０ｍｍ㊂４㊀球面都柱摆结构的复原模型设计及验证４ １㊀模型设计㊀㊀针对现有候风地动仪复原模型所存在的问题，文献［１２］６５⁃９０和文献［１３］中提出了如图８所示的球面都柱摆复原模型，其中，Ｈｇ㊁Ｈ０㊁Ｒ和Ｄ分别为球面都柱摆的重心高度㊁总高度㊁球面半径和倒立摆接触副的球冠截面直径㊂球面都柱摆是具有低固有频率的稳定倒立摆结构，其结构简单，能以较小尺寸实现低固有频率地震动位移信号的感应㊂当都柱与底座接触点Ｂ的水平相对位移超出倒立摆接触副球冠截面半径时，都柱摆倾倒，因此需设计球冠截面直径以确定都柱摆对地震动的响应临界值㊂图８㊀球面都柱摆复原模型Ｆｉｇ．８㊀ＳｐｈｅｒｉｃａｌＤｕｚｈｕｃｏｌｕｍｎｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ球面都柱摆在地震波激励下的摆动幅度是触发地动仪示震的关键，因此以都柱的摆角θ为广义坐标，其运动方程为Ｍθ㊆（ｔ）＋Ｃθ㊃（ｔ）＋Ｋθ（ｔ）＝－ｍｕ㊆ｘ（ｔ）ｈＧ（２）其中，Ｍ＝ＪＧ＋ｍｈＧ２，Ｋ＝ｍｇ（Ｒ－ｈＧ）㊂系统的固有频率为ｗｎ＝ＫＭ＝ｍｇ（Ｒ－ｈＧ）ＪＧ＋ｍｈＧ２（３）式（２）的运动方程可以表示为ｈｋθ㊆（ｔ）＋２ξｗｎ（ｈｋθ㊃（ｔ））＋ｗ２ｎ（ｈｋθ（ｔ））＝－ｕ㊆ｘ（ｔ）（４）其中，ξ为系统阻尼比，ξ＝ｃ２ＭＫ；ｈｋ为一个常系数，为ｈｋ＝ＪＧ＋ｍｈＧ２ｍｈＧ（５）㊀第４４卷第６期朱玉田等：基于地震反应谱的候风地动仪设计理论１３２５㊀㊀比较式（４）和式（１）可知，ｈｋθｌｉｍ和ｘｒ相对应，故ｈｋθｌｉｍ的范围为５ｍｍ １０ｍｍ㊂同时系统自振周期的取值范围为１ ５ｓ ２ ５ｓ，即系统的固有频率ｗｎ的取值范围应为２ ５１ｒａｄ／ｓ ４ １９ｒａｄ／ｓ㊂由此可知球冠截面半径范围应为５ｍｍ １０ｍｍ，在此范围内取６ｍｍ作为设计球冠截面半径，则球冠截面直径Ｄ＝１２ｍｍ㊂根据史料记载分析，候风地动仪的尊体直径为６０００ｍｍ左右㊁高度７８０ｍｍ ９００ｍｍ，考虑到尊体内部除了都柱摆还有 八道 牙机 关 等复杂结构，设都柱摆的总高度为５００ｍｍ㊂取球面半径Ｒ为５０ｍｍ，则重心高度应为５０ｍｍ以下， 都柱 为分体结构：上部为轻的松木；底部为较重的青铜㊂在中国古建筑中 柱 直径和 柱 高的比例约为１ʒ（８ １４），取都柱摆底部青铜构件部分的直径为５０ｍｍ，材料选用目前较为普遍的４⁃４⁃４锡青铜㊂经过对都柱摆整体结构的调整和计算，都柱摆上部的木柱直径为２０ｍｍ㊂设计结果如图９ａ所示，经结构尺寸的调整与计算，得出其固有频率为２ ６６ｒａｄ／ｓ，倾倒临界值为θｌｉｍ＝０ ０７ｒａｄ，ｈｋθｌｉｍ＝８ ４６ｍｍ，满足设计要求㊂图９㊀都柱摆机械设计图Ｆｉｇ．９㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｄｅｓｉｇｎｄｒａｗｉｎｇｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌＤｕｚｈｕｃｏｌｕｍｎ４ ２㊀实验验证㊀㊀为进一步验证球面都柱摆的示震和抗干扰性能，加工制造了球面都柱摆及候风地动仪底座实物模型，如图９ｂ所示，该模型也可以设计成上下同直径的圆柱体㊂设计的表面粗糙度不宜太过光滑，否则会引起打滑，但经过实验，该实物模型不会发生打滑㊂该球面都柱摆结构简单，可轻易地利用汉代的加工技术制作，整体尺寸大小符合‘后汉书“中对候风地动仪的历史记载㊂４ ２ １㊀仿真实验通过时域响应仿真，得到都柱摆在应响应检验波和不响应检验波作用下都柱摆摆角的时程曲线如图１０㊁图１１所示㊂可以看出，都柱摆在应响应检验波作用下倾倒，满足示震灵敏度要求；在不响应检验波激励下，都柱摆摆角最大值为０ ０１７３ｒａｄ，远小于倾倒条件０ ０７ｒａｄ㊂因此，该都柱摆既能满足示震要求，又能抵抗干扰，符合候风地动仪的历史描述㊂图１０㊀应响应检验波作用下都柱摆的摆角时程曲线Ｆｉｇ．１０㊀Ｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｓｗｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌＤｕｚｈｕｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ图１１㊀不响应检验波作用下都柱摆的摆角时程曲线Ｆｉｇ．１１㊀Ｔｈｅｔｉｍｅ⁃ｈｉｓｔｏｒｙｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｓｗｉｎｇａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｓｐｈｅｒｉｃａｌＤｕｚｈｕｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｎｏｎ⁃ｒｅｓｐｏｎｓｅｔｅｓｔ⁃ｗａｖｅ４ ２ ２㊀模型实验为了对球面都柱摆产生平动激励，设计并加工了如图１２所示的验证架㊂验证架底部为三个调整螺钉，确保三点支撑的稳定性并具有调平功能；中间置物平板通过长度可调的链条悬挂在验证架上，进行初步调平，通过调整底部的连接螺母可进一步将置物平板调平，确保在水平激励下该平板能保持水平运动，对球面都柱摆产生平动的激励㊂经多次调平，确保候风地动仪及置物平台水平㊂首先采用锤子敲击的方式给予球面都柱摆高频的振动冲击，试验验证其在高频激励下会产生微小角度的摆动但不会倾倒㊂其次将该球面都柱摆和候风地动仪底座置于图１２中已调平的验证架上，给予远距离低频振动信号，试验证明球面都柱摆在远距离低频大位移振动信号下会倾倒，符合低频响应特性，满足复原设计要求㊂图１２㊀球面都柱摆的验证架Ｆｉｇ．１２㊀ＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈｅｌｆｆｏｒｓｐｈｅｒｉｃａｌＤｕｚｈｕｃｏｌｕｍｎ５㊀结论㊀㊀基于球面都柱摆复原方案，提出了一种全新的候㊀１３２６㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀风地动仪复原模型的设计方案㊂通过对地动仪测震机理㊁示震性能和抗干扰性能的分析，构造了两个用于示震灵敏度和抗干扰性能检测的检验波㊂基于反应谱法，分析计算了地动仪核心部件的自振周期范围㊁重心㊁高度等物理参数，制作了实物模型，从示震灵敏度和抗干扰性能两方面验证了模型的正确性㊂故基于球面都柱摆结构的地动仪复原方案可较为完美地复原候风地动仪㊂该球面都柱摆结构的复原模型可以轻易地利用汉代的加工技术制作，其整体尺寸大小符合‘后汉书“中对候风地动仪的历史记载，证明了候风地动仪记载的真实性㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］㊀冯㊀锐．地动仪的历史真实和科学价值［Ｊ］．现代物理知识，２０１１，２３（１）：５９⁃６３．ＦＥＮＧＲｕｉ．Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｔｒｕｔｈａｎｄｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｖａｌｕｅｏｆｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ［Ｊ］ＭｏｄｅｒｎＰｈｙｓｉｃｓ，２０１１，２３（１）：５９⁃６３（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［２］㊀冯㊀锐，李先登，田㊀凯，等．张衡地动仪的发明㊁失传与历史继承［Ｊ］．中原文物，２０１０（１）：８８⁃９８．ＦＥＮＧＲｕｉ，ＬＩＸｉａｎＤｅｎｇ，ＴＩＡＮＫａｉ，ｅｔａｌ．Ｏｎｉｎｖｅｎｔｉｏｎ，ｌｏｓｓａｎｄｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅｏｆｚｈａｎｇｈｅｎｇ＇ｓｓｅｉｓｍｏｍｅｔｅｒ［Ｊ］．ＣｕｌｔｕｒａｌＲｅｌｉｃｓｏｆＣｅｎｔｒａｌＣｈｉｎａ，２０１０（１）：８８⁃９８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［３］㊀冯㊀锐，武玉霞．张衡候风地动仪的原理复原研究［Ｊ］．中国地震，２００３（４）：３５８⁃３７６．ＦＥＮＧＲｕｉ，ＷＵＹｕＸｉａ．ＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＺｈａｎｇＨｅｎｇ ｓｓｅｉｓｍｏｓｃｏｐｅ［Ｊ］．ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＲｅｓｅａｒｃｈｉｎＣｈｉｎａ，２００３（４）：３５８⁃３７６（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［４］㊀ＬＯＢＣＹ，ＬＡＵＳ，ＣＨＥＵＮＧＳＨ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｇｒｅａｔｉｎｅｒｔｉａ：ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃｓｔａｇｎａｔｉｏｎｉｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎａ［Ｊ］．ＡｎｎａｌｅｓＣｏｎｏｍｉｅｓＳｏｃｉ ｔ ｓＣｉｖｉｌｉｓａｔｉｏｎｓ，１９８５，４０（８）：９５７⁃９５８．［５］㊀刘㊀钊，陈茂林，朱玉田．具有低固有频率的稳定倒立摆都柱结构：ＣＮ２０５３３３８７０Ｕ［Ｐ］．２０１６⁃０６⁃２２．ＬＩＵＺｈａｏ，ＣＨＥＮＭａｏＬｉｎ，ＺＨＵＹｕＴｉａｎ．Ｓｔａｂｌｅｉｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｏｕｓｃｏｌｕｍｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｌｏｗｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＣＮ２０５３３３８７０Ｕ［Ｐ］．２０１６⁃０６⁃２２（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［６］㊀冯㊀锐，俞言祥．张衡地动仪与公元１３４年陇西地震［Ｊ］．地震学报，２００６（６）：６５４⁃６６８．ＦＥＮＧＲｕｉ，ＹＵＹａｎＸｉａｎｇ．ＺｈａｎｇＨｅｎｇᶄｓｓｅｉｓｍｏｍｅｔｅｒａｎｄＬｏｎｇｘｉｅａｒｔｈｑｕａｋｅｏｆ１３４ＡＤ［Ｊ］．ＡｃｔａＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００６（６）：６５４⁃６６８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［７］㊀宋时雁，孙㊀强，马丹红．用于验震的候风地动仪［Ｊ］．百科探秘（海底世界），２０１９（Ｚ２）：６５⁃６８．ＳＯＮＧＳｈｉＹａｎ，ＳＵＮＱｉａｎｇ，ＭＡＤａｎＨｏｎｇ．ＡＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｆｏｒｓｅｉｓｍｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ（ＵｎｄｅｒｓｅａＷｏｒｌｄ），２０１９（Ｚ２）：６５⁃６８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［８］㊀国家科技基础条件平台⁃国家地震科学数据共享中心［ＯＬ］．ｈｔｔｐｓ：／／ｄａｔａ．ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．ｃｎ／ｇｃｙｗｆｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ．ＮａｔｉｏｎａｌＰｌａｔｆｏｒｍｆｏｒＢａｓｉｃＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮａｔｉｏｎａｌＳｅｉｓｍｉｃＳｃｉｅｎｃｅＤａｔａＳｈａｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒ［ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ．ｃｎ／ｇｃｙｗｆｌ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［９］㊀刘旭宙，沈旭章，李秋生，等．青藏高原东北缘宽频带地震台阵远震记录波形及背景噪声分析［Ｊ］．地球学报，２０１４，３５（６）：７５９⁃７６８．ＬＩＵＸｕＺｈｏｕ，ＳＨＥＮＸｕＺｈａｎｇ，ＬＩＱｉｕＳｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ａｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｔｅｌｅ⁃ｓｅｉｓｍｉｃｗａｖｅｆｏｒｍｓａｎｄａｍｂｉｅｎｔｎｏｉｓｅｏｆｔｅｍｐｏｒａｒｙｂｒｏａｄｂａｎｄｓｅｉｓｍｉｃａｒｒａｙｏｎｔｈｅｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎｍａｒｇｉｎｏｆｔｈｅｔｉｂｅｔａｎｐｌａｔｅａｕ［Ｊ］．ＡｃｔａＧｅｏｅｎｔｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１４，３５（６）：７５９⁃７６８（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１０］㊀江晓涛，杨正刚，杜兴忠．噪声分析方法在水库地震监测台站选址中的应用研究［Ｃ］．贵州省岩石力学与工程学会．贵州省岩石力学与工程学会２０１４年学术年会论文集．贵阳：贵州省岩石力学与工程学会，２０１４：３６５⁃３７０．ＪＩＡＮＧＸｉａｏＴａｏ，ＹＡＮＧＺｈｅｎｇＧａｎｇ，ＤＵＸｉｎｇＺｈｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｏｉｓｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｔｏｔｈｅｓｉｔｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｅｉｓｍｉｃｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｔａｔｉｏｎ［Ｃ］．ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ．ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ２０１４ＡｃａｄｅｍｉｃＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．Ｇｕｉｙａｎｇ：ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅＲｏｃｋＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ，２０１４：３６５⁃３７０（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１１］㊀李孝宾，陈㊀佳，高㊀琼，等．利用噪声功率谱密度的统计特征评价台站对主动源信号的接收效能［Ｊ］．地震研究，２０１７，４０（４）：５７２⁃５８０．ＬＩＸｉａｏＢｉｎ，ＣＨＥＮＪｉａ，ＧＡＯＱｉｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｒｅｃｅｉｖｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｔａｔｉｏｎｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｉｓｅｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｉｅｓｏｎａｃｔｉｖｅｓｏｕｒｃｅｓｉｇｎａｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１７，４０（４）：５７２⁃５８０（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１２］㊀韩忠东．地震背景噪声信号的特征分析与应用方法研究［Ｄ］．青岛：山东科技大学，２００７：６５⁃９０．ＨＡＮＺｈｏｎｇＤｏｎｇ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｔｕｄｙｏｎｓｅｉｓｍｉｃｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｎｏｉｓｅｓ［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７：６５⁃９０（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．［１３］㊀陈茂林，曹家伟，刘㊀钊，等．还原候风地动仪的稳定倒立摆结构［Ｊ］．机械强度，２０２０，４２（５）：１２５０⁃１２５３．ＣＨＥＮＭａｏＬｉｎ，ＣＡＯＪｉａＷｅｉ，ＬＩＵＺｈａｏ，ｅｔａｌ．ＳｔａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｖｅｒｔｅｄｐｅｎｄｕｌｕｍｕｓｅｄｔｏｒｅｖｅｒｔｔｈｅＨｏｕｆｅｎｇｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈ［Ｊ］ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ，２０２０，４２（５）：１２５０⁃１２５３（ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ）．。
漫谈张衡地动仪-上海第八中学
漫谈张衡地动仪广东省佛山市南海区石门中学余建刚广东省东莞市东莞第一中学肖城辉选自《中学物理教学参考》2009年第6期“阳嘉元年，复造候风地动仪，以精铜铸成。
员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形。
中有都柱，傍行八道，施关发机。
外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之。
其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际。
如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之。
振声激扬，伺者因此觉知。
虽一龙发机，而七首不动，寻其方向，乃知震之所在。
验之以事，合契若神。
自书典所记，未之有也。
尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。
后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。
”《后汉书·张衡传》描述了东汉张衡制造的候风地动仪，构造精妙绝伦，并能在京都洛阳“地不觉动”情况下成功检测到发生在数百里之外的陇西地震。
如此神奇玄秘、精妙绝伦的地动仪，不仅令我们叹服于张衡的天才构思和古之能工巧匠，更令我们对我国古老而又璀璨的科技文明顿生一种由衷的自豪。
然而，这台玄秘神奇的地动仪，却引发了不少争议和质疑。
奥地利学者Leopold Lee在《Zhangheng，Science and Religion》（即《张衡，科学与宗教》）一书中对地动仪的科学性和张衡对地震学的贡献进行了全盘否定。
书中谈到，中国人把张衡看成国粹，完完全全是一种民族向往，不是一种完美的现实。
一石激起千层浪，一时人们纷纷对张衡地动仪的科学性和真实性进行探讨，张衡地动仪究竟是否如此神奇呢？不仅如此，由于缺乏有效详细的历史资料，国内专家对地动仪在外形复原、原理复原和科学评价等方面存在巨大分歧，其中考古学家王振铎先生于1951年设计一个简单直立杆的“倒立摆”模型，以及能与立杆倾倒相配套的“啤酒桶”式外形（如图1，现存于中国历史博物馆），被视为“钦定”模型，并且写入中小学课本。
但也有部分学者持不同学术观点，比如中国地震学先驱李善邦在《中国地震》（1981）一书中首先肯定悬垂摆原理，但也不排除都柱“削尖倒置”的可能性。