分析测试百科网 > 行业资讯 > 技术原理

地震信号检测网络的基础知识（七）

2020.9.29

应用

随着各个位置部署的地震传感器数量的增加，地震数据的可靠性也会提高。从地震数据中可以提取大量信息，这些信息可用于广泛的应用，例如结构健康监测、地球物理研究、石油勘探甚至工业和家庭安全。本部分概要介绍地震传感器网络的三种常见应用。

远程地震网络

火山学和地震学研究将地震传感器部署在险峻（有时甚至危险）的地形中34。监测火山内部过程需要在多点进行地震动监测。在火山活动的某些阶段之后，这些位置可能会变得危险，并使地震传感器无法取回。低成本、低功耗地震传感器将会降低研究成本，同时保持很长的使用寿命。另一个类似情况是板块运动的特征，这也需要沿着断层线部署大量地震传感器。

地震预警系统

S波和面波是更具破坏性的地震波，但其传播速度比破坏性最小的P波要慢。利用这种特征可以实现一种检测地震早期迹象的地震预警系统。这样，所有类型的系统都有一个很短的时间来作出响应，防止地震造成重大破坏。在剧烈地面震动发生前的一刻，住宅和商业建筑将能够关闭电力系统和天然气管道。使用受保护区域周围多个位置部署的地震传感器网络，将有助于增加允许的反应时间。另外，非地震源引起的误报也会降到最低。图10显示了用于保护特定区域或结构的地震预警系统的可能设置。

预警系统允许的响应时间与地震传感器距受保护结构的径向距离成比例，如式5所示。假设P波以3．5 mi／s或5．6 km／s的速度行进，而S波以2．0 mi／s或3．2 km／s的速度行进，则可以计算出，地震传感器与保护区的距离每增加7．51 km，响应时间就会增加一秒。此外，以较短的间距放置多个地震传感器将能为响应时间提供更高的时间分辨率。

式5展示了预警系统响应时间与地震传感器距保护区的径向距离之间的关系。

tresponse ×（7．51 km?s）＝ dradial

其中：

tresponse ＝允许响应时间（单位为秒）（5）

dradial ＝地震传感器距保护区的径向距离

结构健康监控

通过监测建筑物对受迫振动测试的响应并建模，可以提高建筑物的地震安全性。在建筑物中安装地震传感器将有助于地震灾后评估、响应和恢复。在广泛损坏的情况下，广泛分布的地震传感器网络可以定位结构损坏区域，从而降低目视检查的风险和成本。一项关于强震动仪器的研究将此应用于20层钢制MRF建筑——Atwood大楼，使用部署在10个层级的32个基于加速度计的地震传感器来精确监测大楼的结构健康状况36。

结论

地震传感器网络在工业技术、地震研究和结构健康监测中应用广泛。应用需求已改变地震仪的传感器和系统需求，使其更青睐远程系统和较低运行成本。现代低成本地震动检测技术的测量能力已经能够与传统仪器相媲美。采用ADI公司的各种产品，可以实现一种满足不同地震检测应用的检测设备。