地震概论第六章.ppt
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1、地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定地震概论第六章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定地震观测推动了地震学的诞生和发展,地震观测是地震学的基础,它对地震学乃至整个地球科学的发展起着极其重要的作用。地震仪(seismograph)是一种可以接收地面振动,并将其以某种方式记录下来的装置。仅记录地震波到达时间的仪器只能叫验震器。由于地震动的振幅和频
2、率变化大,地震记录仪器是很恨复杂的。真正可以有效记录地震细节的地震仪价值不菲。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定第一节第一节 张衡的候风地动仪张衡的候风地动仪候风地动仪是中国古代观测地震的仪器,是东汉张衡于公元132年创制的。候风地动仪是利用惯性原理,在仪器内底部中央,立有一根都柱,即倒立的惯性振摆。围绕都柱设有八条滑道。滑道上面,装有八组“牙机”,即传动杠杆,其外端呈曲尺形,穿有枢轴,通出仪器外面与龙头上颌接合。候风地动仪的灵敏度很高,据史料记载,候风地动仪曾接收到震中在陇西、而洛阳人未曾感觉到的地震所引起的地面振动。随着自然科学和社会科学
3、的发展,张衡的这项发明引起国内外高度的重视和深入的研究。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定复原研究的复原研究的三个里程碑三个里程碑 1875年,年,服部一三,文字变猜想图形服部一三,文字变猜想图形 1951年,王振铎年,王振铎,变成展览模型变成展览模型 2008年,科学复原,变成科学仪器,具年,科学复原,变成科学仪器,具 有了科学生命有了科学生命 作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定张衡的候风地动仪张衡的候风地动仪(Seismoscope)王振铎经过对历史资料的整理和研究,并总结了一些地震学家
4、的研究成果,于1959年又将张衡的候风地动仪重新复原,陈列在中国历史博物馆内。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定王振铎王振铎1963年年王振铎王振铎1951年年作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定联合国世界知识产权组织总部,联合国世界知识产权组织总部,日内瓦,日内瓦,80年代年代作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震
5、基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定张衡的候风地张衡的候风地动仪动仪(Seismoscope)以中国地震局地球物理研究所冯锐研究员为首的候风地动仪课题组,希望研制出和原先一样的候风地动仪作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定张衡张衡作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定Bolt B.A.美国美国,1978,2000张衡张衡作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定地动仪是地动仪是验震器验震器不是地震它不动不是地震它不动 只有地震它才晃只有地震它才晃 中
6、有都柱中有都柱报警器报警器 只要地动,我就动只要地动,我就动作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定限于工艺,张衡的地动仪不会是非常精致的。从近代科学意义上看,候风地动仪不应该算作地震仪,只能是验震器,除了功能不如近代地震仪,主要原因是它没有时间记录。即使地面震动晃动地动仪内的摆,摆的方向也不一定能惟一地显示出震源方向。遗憾的是,这精巧的仪器失传了,而且,详细的内部机制也没有被记录流传下来。直到很久以后,才发明了能真实测量地动整个过程的地震仪。现代地震仪和地动仪一样,利用的是摆的惯性原理。肯定地说,地动仪是现代地震仪的先驱。国外一千多年后才出现类似
7、的仪器。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定第二节第二节 现代地震仪现代地震仪一、现代地震仪的诞生18世纪早期,在欧洲才出现记录地震的仪器,当时是用摆显示地动。然而,地震仪的发展是缓慢的,早期的验震器不能记录地震波到达的时间,也不能给出地震动的永久记录。1880至1890,访日的英国人约翰米尔恩、詹姆斯尤因和托马斯格雷,在日本研制出记录地震动随时间变化的第一架具有科学意义而且较为实用的地震仪。二战后,地震仪的放大倍数提高到数万倍甚至数百万倍,同时也展宽了观测频率范围。新的仪器不断出现,运用计算机快速处理和储存地震资料,使地震学的发展步入了一个崭
8、新的阶段。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定二、现代地震仪工作原理虽然现代地震仪比米尔恩的地震仪复杂得多,但是所依据的基本原理是一样的,原理就是惯性。地震时,地面同时在三个方向上运动:上下、东西和南北。地面运动可以是位移、速度或加速度,它们是随时间变化的三维矢量,为了研究完整的地面运动,一定要将这三个分量都记录下来。地面振动幅度的大小在很大一个量级范围内变化。记录不同频段地震波的长周期、短周期、中长周期及宽频带等具有不同频率响应特性的地震仪。基本原理:地震仪是建造在以一套弹簧摆为拾震器的基础上,即俗称的摆式地震仪。作者:赵克常地震概论第六章第
9、六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定现代地震仪现代地震仪(Seismometer)作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定意大利地质学家帕尔米里于1856年制造的电磁地震记录仪,它已能记录地震到达当地的时间作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定现代地震仪现代地震仪作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基
10、本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定现代化的野外地震仪作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定地震图地震图(Seismograms)地震图地震图也被称为地震记录作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定第一个远震第一个远震记录:记录:在德国在德国Potsdam记录到的日本发记录到的日本发生的地震生的地震作者:赵克常地震概论第六章第六章
11、 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定1906年旧金山地震记录年旧金山地震记录作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定1906年旧金山地震时,加利福尼亚大学里克观测台尤因地震仪在旋转圆盘上记录了地面南北方向和东西方向上的地震波动作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定1983-4-3哥斯达黎加地震在德国贝尔恩台记录的运动垂直分量P波在地表反射一次或两次后分别为PP和PPP波,如在最后一次反射后转换为S波
12、,则得到PS和PPS波,S波在地表反射可产生SS和SSS波。记录中最明显的是通过大洋路径传播过来的瑞利波作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定常见的地震仪一般由拾震器、放大器(换能器)及记录系统三个部分组成。拾震器是接收地面运动的一种传感器,它主要有一个摆锤,通过弹簧拴在一个能与地面一起运动的固定支架上。地震仪的放大技术是逐渐发展的。最早采用的是机械放大和光杠杆放大,将摆的运动通过杠杆放大,直接在熏烟纸上记录或由摆反射的光写在相纸上。这种早期地震仪的放大倍数到千倍级已经很有难度了。现代地震仪基本采用电子放大器以提高地震仪的灵敏度。此时就必须采用换
13、能装置,先将地面运动的机械信号转换成电信号。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定由于模拟记录图上的地震震相到时及地震波振幅大小只能靠人工用刻度尺读取,存在较大误差;如要借用计算机进行波形分析,还需要将地震波形记录进行数字化处理;此外,模拟记录的保存及传输、交换均不方便。随着数字电路技术的高速发展和普及,传统的模拟记录正逐步被数字记录所取代。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定图6-2数字地震仪工作原理框图第一步第二步第三步第四步第五步数字记录地震动作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基
14、本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定一、地震台 地震台(seismicstation)是指利用各种地震仪器进行地震观测的观测点,是开展地震观测和地震科学研究的基层机构。很久以前的地震台多是建在天文台附近,因为可以获得准确的时间。第三节第三节 地震台与地震观测台网地震台与地震观测台网作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定米尔恩1895年从日本回到英国,在怀特岛的赛德建立了地震台,后来该台成为著名的地震研究中心。不到几年时间,他就组建了第一个全球地震台网,10个台在大不列颠,30个台在国外。随着在赛德的记录积累,他开始系统地分析地震类型。地震台的数
15、目稳步增加,到1957年国际地震概要(InternationalSeismologicalSummary)列入了大约600个地震台。国际地震概要是由米尔恩的赛德台的继承者在英国操作的一个国际组织。由于米尔恩对地震观测的贡献,他被称为现代地震学的奠基人。作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定北京国家地球观象台(简称北京台)的前身是鹫峰地震台鹫峰地震台是我国自己创建的最早的地震台,年开始记录,年因日军大举侵略中国而被迫停止运行年,地震台改建在北京西郊白家疃,年恢复地震观测,同时增加地磁观测项目年年底在台站南侧约千米处修建了长米的大型山洞,为开展高灵敏
16、度地球物理观测和仪器研制、运行试验提供了良好的环境年月北京台被国家地震局(现中国地震局)确定为中美合作中国数字地震台网()的示范性数字地震观站作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第六章 地震仪及地震基本参数的测定地震仪及地震基本参数的测定作者:赵克常地震概论第六章第
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