九寨沟、新疆地震突如其来,地震仪到底发展到啥程度了?

2017-08-09 18:01:08 来源:EEFOCUS
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这两天,想必大伙一定被两则地震消息给刷屏了,一个是08月08日21时19分发生在四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震;另一个是8月9日7时27分,在新疆博尔塔拉州精河县发生 6.6级地震。有网友疑问,为什么地震仪不能提前预测并大幅度减少伤亡呢?地震仪的技术到底发展到什么程度了?

 

今天的《方案馆》,与非小编就和大伙说一说关于地震仪的故事。

 

发展史

说到地震仪,不知道大伙是不是和小编一样,“张衡”两个字瞬间跳到眼前。张衡是我国东汉时代的科学家在公元132年就制成了世界上最早的“地震仪”,准确的说是地动仪。此仪器据说能判定地震发生的方位,那个没有电子仪器的年代,这玩意当真有用吗?

 

 

地动仪的核心部件就是一个青铜的圆柱子, 地震发生前,这根圆柱子会朝某一个方向倾倒,砸中那个方向上的龙吐出珠子,被底下的蛤蟆接住。因此,从力学原理上来看,这圆柱子在地震来临之时倾倒,这就是利用了所谓“共振”的物理原理。

 

然而,据专业人士试验,铜柱子的倒塌方向是随机的,不一定会朝地震发生的那个方向倒塌。

 

 

第一台真正意义上的地震仪由意大利科学家卢伊吉·帕尔米里于1855年发明,它具有复杂的机械系统。这台机器使用装满水银的圆管并且装有电磁装置。当震动使水银发生晃动时,电磁装置会触发一个内设的记录地壳移动的设备,粗略地显示出地震发生的时间和强度。

 

 

第一台精确的地震仪,于1880年由英国地理学家约翰·米尔恩在日本发明,他也被誉为“地震仪之父”,约翰·米尔恩发明出多种检测地震波的装置,其中一种是水平摆地震波检测仪。这个精妙的装置有一根加重的小棒,在受到震动作用时会移动一个有光缝(一个可以通过光线的细长缝)的金属板。金属板的移动使得一束反射回来的光线穿过板上的光缝,同时穿过在这块板下面的另外一个静止的光缝,落到一张高度感光的纸上,光线随后会将地震的移动“记录”下来。

 

1906年俄国王子鲍里斯·格里芩发明了第一台电磁地震仪,在这台机器的设计中,他利用了19 世纪由英国物理学家迈克尔·法拉第提出的电磁感应原理。法拉第的感应原理认为磁铁磁力线密度的改变可以产生电荷。在此基础上,格里芩制造出一种仪器,可以在感受到震动时将一个线圈穿过磁场,产生电流并将电流导入检流计中,检流计可以测量并直接记录电流。电流随后移动一面镜子,如同米尔恩所制作的引导光线的金属板一样。

 

20世纪40~50年代广泛使用的是51型仪器,这款地震仪是模拟光点记录地震仪的典型代表,其采用光点记录的方式在照相纸上每道记录一个反射地震信号。

 

其后,为了解决光点记录的不可重复利用的缺陷而发明的磁带记录仪在一定程度上改善了上一代地震仪的性能。

 

随后便是数字磁带地震仪,主要产品有美国德克萨斯公司的DFS系列,法国舍赛尔公司的SN338型,还有西部地球物理公司的COBA系列等,这一代地震仪的特点在于将采集到的地震信号先进行前置放大和瞬时浮点放大,再经过模数转换成数字信号后记录在磁带上.

 

当发展到第四、第五代的遥测数字地震仪,其引入了计算机处理技术,将原先的磁带记录改为直接送入计算机进行数据采集和处理,可以由多个采集站构成一个采集网络,通过地面主控计算机实施远程控制采集。

 

如今,最新发展起来的全数字地震仪则对地震仪的产业和标准提出了革命性的挑战,其突出特点在于数字地震检波器的应用. 基于MEMS技术制造的数字传感器,完全颠覆了传统模拟传感器只能输出模拟量的限制,将传感器、信号转换等电路集成到一片芯片中,传感器的输出信号即为数字量。

 

然而,我国的地震仪发展则稍晚于国外 ,第一台国产近代地震仪——霓式(Ⅰ型)水平向地震仪,于1943年在重庆研制成功,算是开启了国产地震仪的大门。

 

在此地震仪的基础上,我国先后经历了51地震仪、581型微震仪、65型地震仪(最早走出国门的国产地震仪)、763型地震仪、768型大位移长周期地震计。目前各地震台在使用的国产地震仪型号主要有:768型、BBVS—60型、BBVS—120型、DD—1型、DD—2型、FBS—3型、JCZ—1型等系列地震仪[1]。

 

 

晕晕乎乎一场历史课过后,下面我们进入更晕乎的一步,到底怎么可以做出一款地震仪。

 
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作者简介
张亚
张亚

与非网编辑,网名亚亚君,光电与半导体材料专业出身,喜欢音乐和看书。只愿与你相识在文字中。

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