第八章-地震学基础-强地振动及其观测
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对工程结构有显著影响乃至造成结构破坏的 地震动称为。震害调查和研究表明强地震动是房 屋和工程结构破坏的根本原因之一，也是工程结 构地震反应分析的输入。基于强震观测资料，研 究强地震动特性和强地震动预测是工程地震学或 强震地震学的研究内容，是地震工程的重要内容。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
5.1 强震观测
仪器测量频率范围规定为强震仪幅频特性上、 下限频率下降3dB的带宽。现代强震仪记录地震 动的周期范围至少为0.04~20秒。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ④ 动态范围 仪器在容许的失真条件下，能记录到的 地震动范围，与量程的含义类似，用分贝（dB）表 示：
dB=20*lg(测量的上限/测量的下限) 5.1.1-1 电流计记录式强震仪和光直记式强震仪的动态范围一 般为40dB, 模拟磁带强震仪的动态范围可达50dB， 数字磁带强震仪的动态范围可大于100dB ，固态存 储式强震仪的动态范围在低采样率时可大于120dB。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• 1962年以广东新丰江水库地震的监测为契机，中国开始了强 震观测工作。此后地震局、各行业和高等院校陆续布设强震观 测台网。台湾的强震台网建设始于1972年。
• 1980年中国数字强震动台网建成，强震观测覆盖大陆30个省、 自治区和直辖市。目前，中国数字强震动台网是在21个国家 地震重点监视防御区内建设的具有遥测功能的数字强震台网， 其中包括8个一级重点监视防御区，台网密度平均每600平方 公里一台；13个二级重点监视防御区，台网密度达到平均每 1800平方公里一台；五个大城市（北京、天津、兰州、乌鲁 木齐和昆明）的烈度速报台网设速报子台370个，子台平均密 度可达每50平方公里一台。
表示。不同强震仪的灵敏度含义不同，电流计记 录和光直记式强震仪灵敏度为 mm/g，磁带记录 式和数字式强震仪的灵敏度为V/g；mm为记录信 号的幅值，V为记录信号的电压，g为重力加速度。
• ② 量程 强震仪可能达到的物理量测量的上、下
极限值。现代强震仪能完整记录±0.0001~2g的 加速度值，模数转换器的二进制位数（bit）为12 位以上。
强震观测是利用强震仪记录地震发生时的地 面运动时间过程及工程结构的地震反应时间过程， 为工程地震学、结构抗震研究和应用提供地震动 与结构反应的观测数据。强震观测是地震工程学 研究的基础，强震观测记录还可应用于烈度速报、 地震预警、震害快速评估、地震应急及结构振动 控制、结构健康诊断等领域。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ③ 频率响应 强震仪对正弦信号的稳态响应特性。
频率响应包括幅频特性和相频特性。在输入幅值 不变的情况下，强震仪记录幅值随振动频率的变 化称为幅频特性，幅频特性平直表示记录到的地 震动放大倍数相同；记录的相位随振动频率的变 化称为相频特性，表示记录相对原始地震动的相 位差。
• ⑤ 触发方式 有机械触发、带通閾值触发、差值与比 值触发、定时触发、手动触发等不同方式。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ⑥ 记录介质 主要有胶片、感光纸、磁带、存储器、 U盘和硬盘。
• ⑦ 静态耗电 强震仪等待地震时消耗的电流。
• ⑧ 采样率 对拾振器输出电压每秒钟采样的次数，数 字强震仪的采样率一般有50sps、100sps、200sps、 400sps四档供选择，现代强震仪的采样间隔至少为 0.01秒；
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的分类
强震仪按记录方式分为：
笔记录式强震仪
电流计记录式强震仪
光直记式强震仪
模拟磁带强震仪
数字磁带强震仪
固态存储式数字强震仪
按记录的物理量分为：
强震加速度仪
强震速度仪
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的主要性能指标
• ① 灵敏度 以单位加速度（或速度）的记录幅值
• ⑨ 时间精度 强震仪内部时钟与世界标准时间的相对 误差，现代强震仪的时标精度可达5×10-7秒。
• ⑩ 数据存储 现代强震仪预存储时间可达5秒，防止 “丢头”；有足够容量的电源，可自动充电；可自 动传输数据。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
5.1.2 强震台网和强震台阵
自1933年美国在加州的长滩地震中取得了第一条地震加 速度记录之后，强震观测迅速发展。日本于1951年底组建 “强震加速度计委员会”，此后由气象厅、各大学研究机构 和企业联合开展了全国的强震观测。
目前世界上约有四十多个国家开展强震观测工作，设置 了规模不等的观测台网，用于强震观测的仪器超过2万台。美 国现设置有5000台强震仪，并正在实施一个布设6000台强震 仪的新计划；美国加州规定所有超过6层的建筑物必须在地下 室、顶层和中间层各设置一台强震仪。日本有强震动观测仪 器近5000台。中国Βιβλιοθήκη Baidu陆地区目前有强震仪约2000台，台湾地 区布设了700多个强震台。
• 台网由国家强震动台网中心、各区域台网部和省强震动台网部 三级构成。
• 速报台网子台设置在：（1）人口密集区；（2）活断层带或 地震活跃区；（3）高层建筑附近；（4）重要工程建筑附近； （5）生命线工程附近；（6）不同类型场地。
5.1.1 强震仪
强震仪是记录强地震动时间过程的专用仪 器，其基本原理与地震仪相同，但记录的地震动 物理量多为加速度（少数为速度），仪器的频带 较宽、即可记录多个频率成分的地震动，其运行 方式为待震触发。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的结构
强震仪由拾振器（传感器）和记录系统组成，
一般采用互相正交的三分向拾振器，可记录两个
水平方向和一个竖直方向的地震动。记录系统由 记录装置、时标系统、传输系统和电源系统等组 成。几乎所有的强震仪都具有自动触发控制功能，
当地震动幅值达到设定的阈值时才开始记录，拾 振器拾取的地震信号通过电路送给电流计（或磁 带、存储器等）记录下来；时间系统为强震仪提 供准确的发震时刻和时间标记。传输系统将地震 动时程数据、时间等有关信息按照设定的方式向 记录处理中心传输。
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5.1 强震观测
仪器测量频率范围规定为强震仪幅频特性上、 下限频率下降3dB的带宽。现代强震仪记录地震 动的周期范围至少为0.04~20秒。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ④ 动态范围 仪器在容许的失真条件下，能记录到的 地震动范围，与量程的含义类似，用分贝（dB）表 示：
dB=20*lg(测量的上限/测量的下限) 5.1.1-1 电流计记录式强震仪和光直记式强震仪的动态范围一 般为40dB, 模拟磁带强震仪的动态范围可达50dB， 数字磁带强震仪的动态范围可大于100dB ，固态存 储式强震仪的动态范围在低采样率时可大于120dB。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• 1962年以广东新丰江水库地震的监测为契机，中国开始了强 震观测工作。此后地震局、各行业和高等院校陆续布设强震观 测台网。台湾的强震台网建设始于1972年。
• 1980年中国数字强震动台网建成，强震观测覆盖大陆30个省、 自治区和直辖市。目前，中国数字强震动台网是在21个国家 地震重点监视防御区内建设的具有遥测功能的数字强震台网， 其中包括8个一级重点监视防御区，台网密度平均每600平方 公里一台；13个二级重点监视防御区，台网密度达到平均每 1800平方公里一台；五个大城市（北京、天津、兰州、乌鲁 木齐和昆明）的烈度速报台网设速报子台370个，子台平均密 度可达每50平方公里一台。
表示。不同强震仪的灵敏度含义不同，电流计记 录和光直记式强震仪灵敏度为 mm/g，磁带记录 式和数字式强震仪的灵敏度为V/g；mm为记录信 号的幅值，V为记录信号的电压，g为重力加速度。
• ② 量程 强震仪可能达到的物理量测量的上、下
极限值。现代强震仪能完整记录±0.0001~2g的 加速度值，模数转换器的二进制位数（bit）为12 位以上。
强震观测是利用强震仪记录地震发生时的地 面运动时间过程及工程结构的地震反应时间过程， 为工程地震学、结构抗震研究和应用提供地震动 与结构反应的观测数据。强震观测是地震工程学 研究的基础，强震观测记录还可应用于烈度速报、 地震预警、震害快速评估、地震应急及结构振动 控制、结构健康诊断等领域。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ③ 频率响应 强震仪对正弦信号的稳态响应特性。
频率响应包括幅频特性和相频特性。在输入幅值 不变的情况下，强震仪记录幅值随振动频率的变 化称为幅频特性，幅频特性平直表示记录到的地 震动放大倍数相同；记录的相位随振动频率的变 化称为相频特性，表示记录相对原始地震动的相 位差。
• ⑤ 触发方式 有机械触发、带通閾值触发、差值与比 值触发、定时触发、手动触发等不同方式。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
• ⑥ 记录介质 主要有胶片、感光纸、磁带、存储器、 U盘和硬盘。
• ⑦ 静态耗电 强震仪等待地震时消耗的电流。
• ⑧ 采样率 对拾振器输出电压每秒钟采样的次数，数 字强震仪的采样率一般有50sps、100sps、200sps、 400sps四档供选择，现代强震仪的采样间隔至少为 0.01秒；
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的分类
强震仪按记录方式分为：
笔记录式强震仪
电流计记录式强震仪
光直记式强震仪
模拟磁带强震仪
数字磁带强震仪
固态存储式数字强震仪
按记录的物理量分为：
强震加速度仪
强震速度仪
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的主要性能指标
• ① 灵敏度 以单位加速度（或速度）的记录幅值
• ⑨ 时间精度 强震仪内部时钟与世界标准时间的相对 误差，现代强震仪的时标精度可达5×10-7秒。
• ⑩ 数据存储 现代强震仪预存储时间可达5秒，防止 “丢头”；有足够容量的电源，可自动充电；可自 动传输数据。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
5.1.2 强震台网和强震台阵
自1933年美国在加州的长滩地震中取得了第一条地震加 速度记录之后，强震观测迅速发展。日本于1951年底组建 “强震加速度计委员会”，此后由气象厅、各大学研究机构 和企业联合开展了全国的强震观测。
目前世界上约有四十多个国家开展强震观测工作，设置 了规模不等的观测台网，用于强震观测的仪器超过2万台。美 国现设置有5000台强震仪，并正在实施一个布设6000台强震 仪的新计划；美国加州规定所有超过6层的建筑物必须在地下 室、顶层和中间层各设置一台强震仪。日本有强震动观测仪 器近5000台。中国Βιβλιοθήκη Baidu陆地区目前有强震仪约2000台，台湾地 区布设了700多个强震台。
• 台网由国家强震动台网中心、各区域台网部和省强震动台网部 三级构成。
• 速报台网子台设置在：（1）人口密集区；（2）活断层带或 地震活跃区；（3）高层建筑附近；（4）重要工程建筑附近； （5）生命线工程附近；（6）不同类型场地。
5.1.1 强震仪
强震仪是记录强地震动时间过程的专用仪 器，其基本原理与地震仪相同，但记录的地震动 物理量多为加速度（少数为速度），仪器的频带 较宽、即可记录多个频率成分的地震动，其运行 方式为待震触发。
第八章-地震学基础-强地振动及其 观测
强震仪的结构
强震仪由拾振器（传感器）和记录系统组成，
一般采用互相正交的三分向拾振器，可记录两个
水平方向和一个竖直方向的地震动。记录系统由 记录装置、时标系统、传输系统和电源系统等组 成。几乎所有的强震仪都具有自动触发控制功能，
当地震动幅值达到设定的阈值时才开始记录，拾 振器拾取的地震信号通过电路送给电流计（或磁 带、存储器等）记录下来；时间系统为强震仪提 供准确的发震时刻和时间标记。传输系统将地震 动时程数据、时间等有关信息按照设定的方式向 记录处理中心传输。