傳感器在地震監(jiān)測中的應用
就在昨日深夜(12月18日23時59分),甘肅臨夏州積石山縣突發(fā)6.2級地震,包括蘭州、慶陽、平?jīng)?、天水、隴南、等地都感受到明顯震感。
據(jù)央視新聞報道,截至目前,地震已造成甘肅105人遇難,397人受傷,4782間房屋損毀。此外,地震還造成與積石山縣相鄰的青海省海東市三個縣受災,截至目前,地震已造成青海13人遇難、182人受傷,20人失聯(lián),部分水、電、交通、通訊等基礎設施受損。
圖片來源:央視新聞客戶端
地震作為地球的自然現(xiàn)象之一,長期以來一直威脅著人類社會的發(fā)展。同時,地震也是目前科學界最難預測的自然災害,直至目前為止,有關(guān)它的預測都是一個難以攻克的難題。
研究表明,地震發(fā)生前3秒發(fā)出預警,傷亡人數(shù)可減少14%;提前10秒,傷亡人數(shù)可減少39%;提前20秒,傷亡人數(shù)可減少63%。
對于地震發(fā)生的記錄,科學界采用的儀器是地震檢波器。地震檢波器是用于地質(zhì)勘探和工程測量的專用傳感器,是一種將地面振動轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?,能把地震波引起的地面震動轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)組織、存儲、運算處理。
有了這樣的檢波器作為基礎,便可通過其原理進一步探索更加準確的監(jiān)測傳感器。其中有可能采用的傳感器為光纖傳感器、光柵位移傳感器、加速度傳感器、加速度傳感器以及傾角傳感器。
光纖傳感器
光纖傳感單元的核心元件是高性能激光器和高精度檢測模塊,可無損加裝在現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡上,精準捕捉光纖受到外力影響后光信號頻率、振幅發(fā)生的細微變化。輔以人工智能算法,即可判定是否發(fā)生地震以及哪里發(fā)生地震。
圖片來源:光迅科技、湖北日報
光纖傳感器可以對各類參數(shù)進行準確丈量,可以順應極端惡劣的情形。同時,因為光纖傳輸損耗低、頻帶寬,使得光纖傳感器在組網(wǎng)和傳輸間隔方面,與傳統(tǒng)的傳感器比擬具有無可比擬的上風。
圖片來源:光迅科技、湖北日報
光柵位移傳感器
光柵位移傳感器與經(jīng)典慣性擺地震儀是兩種原理完全不同的儀器,在測量物體位置移動方面具有更大的優(yōu)勢,如果將其與激光技術(shù)進一步結(jié)合,其靈敏度將進一步大大提高。
加速度傳感器
加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備,典型應用在手機、筆記本電腦、步程計和運動檢測等。采用加速度傳感器來實現(xiàn)地震檢波器測試儀的設計,其具有信號調(diào)理、溫度補償、自測,以及可配置到檢測0g或脈沖檢測快速運動等功能,還具有功耗低、便于攜帶、精度高、速度快的特點。
傾角傳感器
傾角傳感器用于各種測量角度的應用中,傾角傳感器還可以用來測量相對于水平面的傾角變化量。人們總是時刻在想著如何提前得知地震的發(fā)生,通常地震發(fā)生前會有大量的氣體先釋放出來,通過這個現(xiàn)象可以預知,但現(xiàn)在有一種實時檢測的方法就是使用傾角傳感器,把傾角傳感器埋置在地震發(fā)生地附近的地下深處,當?shù)卣饘⒁l(fā)生的時候,地殼會存在運動,這樣就可以對地殼運動引起的角度變化進行檢測。