《强震动观测技术》重要知识点汇总 31汇总Word文件下载.docx

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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1gn=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DR

DR=20lg（Ae/nR）

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

1）噪声检测各通道输入端短并接地，结算4000+以上采样数据，用PC机回放，计算噪声均方根值nR，应小于记录器噪声均方根值的上限nt。

2）动态范围检测通道输入端输出信号发生器给出的正弦📶

振幅为满量程输入值，频率采用10Hz，记录器以200sps或更高采样率采样，用PC机回放数据，计算采样📝

有效值Ae（0.707*满量程输入时采样📝

的振幅值Am，单位为V），计算动态范围DR=20*lg（Ae/nR），单位为V，若nR小于nt，就用nt算。

3）分辨率检测各通道输入端短接并接地，以200sps或更高采样率采样📝

4000+数据，计算采样数据的maximum和minimum，计算分辨率。

4）幅频响应检由📶

发生器输1V稳定正弦波电压

分别输入0.1、1、5、10、20、35、50、75、80、85、90、100、150、180Hz📶

频率

记录器以200sps或更高采样率采样，📝

10s+

用PC机回放数据，读出输出📶

maximum和minimu之差的一半作为输出peak

设10Hz输入📶

对应的输出peak为Y0，其他为Yi，则相应分贝数di=20lgYi/Y0）

5）守时精度检测接通🔌

并接受GPS授时📶

，📝

原始钟差，拔掉GPS天线，继续加电6h，📝

结果钟差，守时精度=|原始钟差-结果种差|*2.16*10^7

6）校时精度检测接通🔌

接收GPS天线，📝

原始种差，拔掉GPS天线，继续加电6h，再接通GPS天线，📝

结果钟差，校时精度=｛|原始钟差|，|结果钟差|｝

12.试说明加速度计主要技术指标测定的基本思路

1）灵敏度检测振动台法：

加速度计固定在振动台台面中心，灵敏轴//振动方向，振动台振动频率设定为加速度计频带上限的1/3，输入正弦波，最大振幅为1gn，测出电压值Vs，灵敏度=输出电压值/所承受振动加速度值，计算式：

S=Vs*T*T/（4*pi*pi*A）

🌍

重力法：

2）线性度检测采用与灵敏度相同方法，检核不同输入加速度时灵敏度变化

3）测量范围检测与振动台法测加速度一样，but振动台加速度设定为2gn

4）满量程输出检测与检测测量范围一样，监测加速度计最大测量范围内对应输出电压值。

5）噪声检测将加速度计固定在环境振动小于10^-6gn的基座上，零位输出调到小于1mV，用24位数据采集器📝

2min，采样率为200sps，在0.01-80Hz频带内📝

数据的均方根值为噪声均方根值。

6）动态范围检测根据前两项检测数据，Ds=20*lg（Ve/ns）

7）幅频特性检测在标准低频振动台上进行，纵坐标为输出📶

对应分贝数，横坐标为检测频率

8）相频特性检测将加速度计和标准相位传感器固定在低频振动台面上，相互距离小于1cm，两者同时输出📶

给数字相位计，频率检测点与幅频特性检测的频率点相同。

9）横向灵敏度比检测将被测加速度计固定在振动台中心，灵敏轴与振动方向垂直，取加速度计频率上限1/3的频率点加1g的加速度进行检测，Rs=（ST/S）*100%

10）静态耗电电流检测安放在小平台调水平后，加正负12V直流🔌

，数字电流表串联到正负🔌

回路，零位电压调到小于1mV，此时输出即静态耗电电流。

第三章强震动观测台网布设和管理

13．试述强震动台网布设原则

Ø

强地震发生概率。

要优先选择地震強度大、频度高的地区，即可能发生强地震的高烈度地区，尤其是未来强地震的震中地区，包括发震断层附近。

地区的经济发展程度和未来地震可能造成的经济损失。

要优先选择经济发达、重要的工程结构和设施集中的地区。

人口密度。

要优先选择地震可能造成人员伤亡较大的地区。

建筑结构的典型性和重要性。

要优先选择有典型意义的建筑结构布设地震反应台阵

14.如何开展固定台站的选址勘定

固定台站宜均匀分布在监控区内，同时可根据地震地质构造条件和城镇分布情况作适当调整，加大活动断层带和大中城市地区的台网密度。

固定台站一般应布设在自由场地（不受周围环境、🏠

和结构振动影响的空旷场地）上；

台址应避开局部地形变化大的地点-----平坦场地；

与高大建筑物有一定距离----大于建筑物高度和长度；

选择背景振动噪声较小的地点，避开大型的马达、泵站、发电机、塔柱状结构、重型车辆通路、大型管道等设施；

有稳定的交流电源，交通方便；

通讯条件（能接收GPS📶

）

15.试述强震动台阵布设的目的和基本思路

断层影响台阵：

倾滑和走滑，捕获未来大地震近场地震动📝

，推断震源参数，研究震源机制对地震动的影响，研究近场强地震动空间分布特性，研究断层破裂及其📣

过程；

布设在同类基岩或同类土层场地。

（🇺

🇸

加州帝国谷、云南小江断裂带）

场地影响台阵：

研究局部场地条件对地震动的影响，地震动沿深部的分布特征及其与土层性质的关系，检核和改进强地震动预测方法；

三维场地台阵布设在小型盆地（云南通海），地形影响台阵布设在局部地形起伏较大场地（孤立小山包）（四川自贡、宜宾、唐山响堂），综合场地试验台阵布设大范围场地、有不同类型土质、不同深度覆盖土层、有局部地形起伏、基岩埋深适中且有露头。

差动台阵：

按照一定间距呈规则图形分布的高密度台阵，布设在同类场地。

（台湾smart-1）

16.试述建筑物结构台阵测点布设应考虑的因素

建筑物的振型布设在较大振幅处，避免布设在节点处，底层和顶层各一个

建筑物扭转振动不对称以及长大🏠

建筑物的特殊部位刚度突出、不规则突出部分

自由地表输入到结构基础上的真实地震，测点距🏠

距离大于其长、宽、高

17.台站场地选址需要开展哪些场地测试工作

钻孔和土层剪切波速测试和地面脉动测试

钻孔和剪切土层波速测试：

覆盖土层厚度小于或等于50m，钻孔深度应达到基岩；

大于50m，尽可能达到基岩，不小于30m。

剪切波速测试不应小于20m，测试点（垂向）不大于2m。

绘制土层柱状图，剪切波速分布图。

地面脉动测试：

也称“常时微动”，反映场地背景噪声水平，测出脉动卓越周期与场地性质有关。

要求day和night各进行一个时段的测试，每