بررسی قابلیت تکنیک ماره در آشکارسازی اولین جابه جایی امواج لرزه ای

نوع مقاله : سایر مقالات

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 استادیار، دانشکده فیزیک، دانشگاه دامغان

چکیده

آشکارسازی و تعیین دقیق ابتدای امواج لرزه‌ای از اهمیت بسیار بالایی در مطالعات لرزه‌شناسی برخوردار است. کیفیت نتایج مطالعه امواج لرزه‌ای بستگی به قابلیت سنسور لرزه‌ای در تبدیل صحیح و دقیق امواج لرزه‌ای دریافتی به سیگنال الکتریکی دارد. به عبارتی دریافت پالس‌های لرزه‌ای و تبدیل آن به سیگنال لرزه‌ای به‌گونه‌ای که از نظر زمان دریافت و شکل موج تطبیق بالایی با واقعیت داشته باشد، بسیار مهم است. در این پژوهش برای آشکارسازی امواج لرزه‌ای از سیستم نوسانی متداول جرم و فنر، و برای تبدیل جابه‌جایی جرم نوسان‌کننده به سیگنال الکتریکی از یک سیستم ثبات بر پایه تکنیک ماره استفاده شده است. در این لرزه‌نگار به‌سادگی با تغییر زاویه مابین خطوط توری‌ها و یا تغییر گام آنها حساسیت لرزه‌نگار تغییر می‌کند. سنسور ماره‌ای ساخته شده در واقع یک نمونه ژئوفون در حوزه لرزه‌نگاری اکتشافی می‌باشد که مانند دیگر سنسورهای متداول، تک مؤلفه‌ای و از نوع قائم می‌باشد. البته با توجه به این‌که در این سنسور از برهم‌نهی توری‌های ماره در یک زاویه خاص استفاده شده است و جابجایی در جهت عمود بر خطوط توری‌ها سبب جابجایی فریزهای ماره می‌شود که به نوبه خود باعث آشکارسازی ارتعاشات می‌شود. این لرزه‌نگار به دلیل خاصیت بزرگ‌نمایی تکنیک ماره قابلیت آشکار کردن جابه‌جایی‌های بسیار کوچک از مرتبه چند میکرومتر را دارد. در این پژوهش پاسخ بدست آمده از لرزه‌سنج ماره‌ای و یک نمونه از لرزه‌سنج‌های متداول به لرزه‌های نوعی در شرایط یکسان بررسی شده است. نتایج نشان‌دهنده تطبیق بسیار خوب داده‌های هر دو نمونه سنسور می‌باشد. از طرفی ابتدای امواج لرزه‌ای رسیده به سنسور ماره‌ای به‌مراتب دقیق‌تر از نمونه متداول آن تعیین شد. نتایج به‌خوبی گویای کارایی و دقت بالای لرزه‌سنج ماره ای است.

کلیدواژه‌ها


  1. Jousset, P., Reinsch, T., Ryberg, T. et al. Dynamic strain determination using fibre-optic cables allows imaging of seismological and structural features. Nat Commun 9, 2509 (2018).                                                                                  

    Harris, R. H. Large earthquakes and creeping faults. Rev. Geophys. 55, 169–198 (2017).

    Elliott, J. R., Walters, R. J. & Wright, T. J. The role of space-based observation in understanding and responding to active tectonics and earthquakes. Nat. Commun. 7, 13844 (2017).

    Lackey, K. Te world’s deadliest earthquakes in past decade, USA TODAY, https://www.usatoday.com/story/news/world/2015/04/25/ worlds-deadliest-earthquake/26357241/ (2018).

    Dong, L. & Shan, J. A comprehensive review of earthquake-induced building damage detection with remote sensing techniques. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 84, 85–99, https://doi.org/10.3390/ijgi6050131 (2013).

    Medeiros, K. A. R., Barbosa, C. R. H. & de Oliveira, E. C. Flow Measurement by piezoelectric accelerometers: application in the oil industry. Pet. Sci. Technol. 33, 1402–1409. https://doi.org/10.1080/10916466.2015.1044613 (2015).

    Sabato, A., Niezrecki, C. & Fortino, G. Wireless MEMS-based accelerometer sensor boards for structural vibration monitoring: a review. IEEE Sens. J. 17, 226–235 (2017).

    Xu, R., Guo, H. & Liang, L. Distributed fiber optic interferometric geophone system based on draw tower gratings. Photonic Sens 7, 246–252 (2017). 

    1. Tao, X. L. Zhang, X. R. Liu, S. H. Chen, and T. Y. Liu, “A new type of fiber Bragg grating based seismic geophone,” Applied Geophysics, 2009, 6(1): 84–92.
    2. Wang, B. X. Hu, W. Li, G. D. Song, L. Jiang, and T. Y. Liu, “Design and application of fiber Bragg grating (FBG) geophone for higher sensitivity and wider frequency range,” Measurement, 2016, 79: 228–235.

    Amorebieta, J., Ortega-Gomez, A., Durana, G. et al. Highly sensitive multicore fiber accelerometer for low frequency vibration sensing. Sci Rep 10, 16180 (2020).

    Pisco, M., Bruno, F.A., Galluzzo, D. et al. Opto-mechanical lab-on-fibre seismic sensors detected the Norcia earthquake. Sci Rep 8, 6680 (2018). 

    1. S. Zhang, X. G. Qiao, Q. P. Liu, D. K. Yu, H. Gao, M. Shao, et al., “Study on a fiber Bragg grating accelerometer based on compliant cylinder,” Optical Fiber Technology, 26: 229–233, 2015.
    2. Rasouli, Y. Rajabi, Investigation of the inhomogeneity of atmospheric turbulence at day and night times, Optics & Laser Technology, (2016), 77, 40-50.
    3. Esmaeili, A. Ansari, H. Hamzehloo, New oscillation detector system based on the moiré technique, Optical Engineering 54 (10), 105103, 2015.