지진계는 지반 진동을 전기 신호로 변환하는 고감도 지반 운동 변환기입니다. 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다.
- 자기 코어 및 코일 – 전기 코일이 매달린 자기 코어를 둘러싸고 있습니다.
- 영구 자석 – 케이스에 장착된 자석이 자기장을 생성합니다.
- 전자기 유도 – 지면이 움직이면 하우징도 함께 움직이는 반면, 코일은 고정된 상태를 유지하려는 경향이 있습니다. 코일과 자석 사이의 상대 운동은 진동 속도에 비례하는 전압을 유도합니다.
이 유도 신호를 지진 대응지진학자와 지구물리학자가 지하 구조를 연구하기 위해 분석하는 자료입니다.
지진계의 주파수 특성
- 고유 주파수 – 지진계가 자연스럽게 진동하는 주파수(일반적으로 ~10Hz).
- 스퓨리어스 주파수 – 지진계가 안정적으로 측정할 수 없는 상한값(일반적으로 ~250Hz).
지진계는 고유 진동수보다 높은 주파수만 측정할 수 있습니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
- 표면파 연구 → 필요 저주파 지진계 (<5Hz).
- 굴절 조사 → 일반적으로 사용 10~28Hz 지진계.
- 반성 설문조사 → 자주 사용 10~40Hz 지진계.
👉 트레이드오프: 저주파 지진계는 더 깊은 신호를 포착하지만 해상도가 낮고, 고주파 지진계는 더 자세한 정보를 포착하지만 깊이가 얕습니다.
지진계의 종류
수직 지진계
- 굴절 및 표면파 연구에 가장 적합합니다.
- 수직 지반 운동에 민감합니다.
수평 지진계
- 표면 근처 반사 조사에 선호됩니다.
- 장점:
- 굴절파 간섭 감소
- 더 나은 분해능을 위해 전단파 속도 측정
다중 구성 요소(3C) Geophone
- 센서 3개가 들어 있습니다. 1개는 수직, 2개는 수평(90° 간격)입니다.
- 전체 3D 지반 운동을 포착합니다.
- 에서 일반적이다 HVSR(수평 대 수직 스펙트럼 비율) 및 고급 모니터링 프로젝트.
전방향 지진계
- 방향에 관계없이 작동합니다.
- 센서 정렬이 어려운 환경에서 유용합니다.
지진계 자석 선택
영구 자석은 지진계 성능에 매우 중요하며 직접적인 영향을 미칩니다. 민감도, 안정성 및 정확도. 일반적인 자석 유형은 다음과 같습니다.
| 자석 유형 | 장점 | 제한 사항 | 지진계에서의 사용 |
|---|---|---|---|
| 알니코 | 높은 정확도, 열 안정성, 비용 효율성 | 최대 에너지 제품 감소 | 안정성과 정밀성으로 인해 여전히 가장 적합한 것으로 간주됩니다. |
| 사마륨 코발트(SmCo) | 고온 저항성, 내식성 | 더 비싼 | 특수 지진계에 사용 |
| 네오디뮴(NdFeB) | 매우 강력한 자기장, 컴팩트한 디자인 | 부식에 취약하고 고온에서 안정성이 떨어짐 | 가끔 사용되지만 장기 정확도에는 적합하지 않음 |
👉 희토류 자석의 발전에도 불구하고, AlNiCo는 여전히 선호되는 선택입니다. 지진 측정에 있어서 정확도, 안정성, 비용 효율성이 뛰어나기 때문입니다.
주요 내용
- 지진계는 코일과 영구 자석 사이의 전자기 유도를 이용합니다.
- 빈도 선택은 조사 유형에 따라 달라집니다. 심층적인 조사에는 저주파를 사용하고, 해결에는 고주파를 사용합니다.
- 다양한 지진계 방향(수직, 수평, 3C, 전방위)은 특수한 목적에 사용됩니다.
- NdFeB와 SmCo는 장점을 제공하지만 알니코 자석 지진계의 황금 표준은 여전히 존재합니다..
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