《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
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