لرزه سنج

لرزه سنج[ ۲] دستگاهی است که شتاب یا تغییر مکان ناشی از امواج لرزه ای درونی زمین که در اثر زمین لرزه و انفجار اتمی یا دیگر عوامل ایجاد شده است را ثبت می کند. به دستگاهی که برای سنجش شتاب ایجاد شده در جریان زلزله استفاده می شود، اصطلاحاً شتاب نگار گفته می شود.
در لرزه سنج های قدیمی تر، که آنها را لرزه نگار[ ۳] می نامند و شامل یک قلم و کاغذ متحرک است، کار اندازه گیری و ثبت لرزه ها همزمان و دریک جا انجام می گرفت. در دستگاه های نوین این کارها در بخش هایی جدا از هم انجام می گیرد.
در لرزه سنج های امروزی داده های مربوط به شتاب یا تغییر مکان زمین در بازه های زمانی معین به رایانه ارسال و در آن به صورت سری اعداد ذخیره می گردد.
داده های مربوط به کلیه زلزله های ایران از سایت مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن قابل دریافت است.
اساس کار این دستگاه بر اصول ساده دینامیک سازه ها استوار است. معادله دیفرانسیل حاکم بر یک سیستم یک درجه آزادی که تحت تحریک شتاب تکیه گاهی قرار گرفته است، به صورت زیر بیان می شود:
پاسخ این سیستم یک درجه آزادی به صورت زیر قابل محاسبه است.
که در آن
مقادیر M و k ثابت هستند. D عبارت است از ضریب بزرگنمایی دینامیکی ( Dynami Amplification Factor ) و در صورتی که این پارامتر نیز ثابت باشد، پاسخ SDOF با شتاب نسبت مستقیم خواهد داشت. D به این صورت بیان می شود:
در این فرمول ω مربوط به سازه و ω E x مربوط به تحریک است. همانگونه که دیده می شود بزرگای پاسخ ρ به چند عامل نسبت میرایی، نسبت فرکانس، جرم و سختی بستگی دارد.
حال به نمودار نشان داده شده توجه کنید: این نمودار تغییرات D را در مقابل نسبت بسامد و نسبت میرایی نشان می دهد.
با کمی دقت قابل بررسی است که به ازای تغییرات نسبت فرکانس از ۰ تا ۰٫۶، نمودار مربوط به نسبت میرایی ۰٫۷ ثابت است. اساس کار شتاب نگار همین مطلب است. شتاب نگارها با نسبت میرایی حدود ۰٫۷ ساخته می شوند تا در صورت اعمال شتابهایی از زمین با فرکانس کمتر از ۰٫۶ برابر فرکانس طبیعی ارتعاششان، پاسخی متناسب با شتاب داشته باشند و پس از یک کالیبراسیون ساده، دقیقاً شتاب زمین را ثبت کنند. [ ۱]