REPASO: SISMÓMETROS MECÁNICOS
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- Susana Sevilla Martín
- hace 6 años
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1 SISMÓGRAFOS - 2 1
2 2. EL SISMÓGRAFO 2.1 Sismógrafos analógicos y digitales 2.2 Sismógrafos, acelerógrafos, inclinómetros, etc. 2.3 Sismómetros de banda ancha 2.4 Calibración y curvas de respuesta 2.5 Sismógrafos portátiles y sismógrafos permanentes 2.6 Telemetría de señales sísmicas. 2
3 REPASO: SISMÓMETROS MECÁNICOS Respuesta de instrumento: Amplitude h = 1/4 1/ Phase (degrees) h = 1/ Frequency (Hz) Frequency (Hz) 3
4 REPRESENTACIÓN GENERAL DE LA FUNCIÓN DE RESPUESTA ii) Polos y ceros La constante de normalización es seleccionada para que max(t(w)) = 1 + cómoda y utilizada c = cte. de normalización Sismógrafo mecánico z i : ceros p i : polos (pares conjugados) 4
5 RESPUESTA DEL INSTRUMENTO MECÁNICO A VELOCIDAD Y ACELERACIÓN Usando Constante para periodos largos! Shearer 5
6 RESPUESTA DEL INSTRUMENTO MECÁNICO A VELOCIDAD Y ACCELERACIÓN Displazamiento - Velocidad - Acceleración 6
7 DISPLAZAMIENTO VS. Piensan en VELOCIDAD VS. 7
8 DISPLAZAMIENTO VS. VELOCIDAD VS. 8
9 SISMÓMETROS MECÁNICOS Sismógrafo mecánico y analógico Bosh-Omori, primer sismógrafo en México (1904) y sismógrafo Weickert kg (1910). Los dos miden movimiento horizontal. Ahora en el museo en Tacubaya. Uno de los problemas de sismómetros mecánicos es el tamaño! Estos no son muy portatiles.. 9
10 WOOD-ANDERSON (1925) Torsión T = 0.8 s (1.25 Hz) ganancia = 2050 (nominal 2800) registro óptico sobre papel fotográfico La escala de Richter es basada en la amplitud medida en el dispositivo de Wood-Anderson! 10
11 OTROS SENSORES Puerta de jardín WWSSN La Coste (1934) Resorte de hoja (STS-1)Pendulo invertido (ca 1905) 11
12 ACCELERÓGRAFOS (o sensores de movimiento fuerte) inicialmente sólo int. ingeniería (sensores mecs. con ω0 y reg. óptico; ~ db) habitualmente por disparo respuesta plana desde continuo (f = 0) hasta lím. superior por cambios estáticos generan salida permanente Nuevos sensores tienen h. 155 db (1-2 g 10-1μm/s2) interés también para movimientos débiles 12
13 2. EL SISMÓGRAFO 2.1 Sismógrafos analógicos y digitales 2.2 Sismógrafos, acelerógrafos, inclinómetros, etc. 2.3 Sismómetros de banda ancha 2.4 Calibración y curvas de respuesta 2.5 Sismógrafos portátiles y sismógrafos permanentes 2.6 Telemetría de señales sísmicas. 13
14 ACCELERÓMETROS Y SISMÓMETROS DE FUERZA BALANCEADA Sismómetros modernos tienen un sistema de retroalimentación. La fuerza inercial es compensada (o balanceada) por medio de una fuerza generada eléctricamente, de tal manera que la masa se mueve lo menos posible.. La fuerza de retroalimentación se produce por medio de un transductor de fuerza o forcer. Tenemos dos parametros nuevos: G - Ganancia R - Resistencia El movimiento de la masa está controlado por dos fuerzas: la fuerza inercial debido a la aceleración del suelo y la fuerza negativa de retroalimentación. El circuito electrónico ajusta la fuerza de retroalimentación para anular la fuerza inercial. La señal de salida del transductor de desplazamiento es amplificada y reenviada al transductor de fuerza a través de la resistencia R. El rango dinamico incrementa, por que la masa se mueve muy poco! 14
15 RESPUESTA DEL INSTRUMENTO PARA UN TRANSDUCTOR DE VELOCIDAD Y ACCELERACIÓN Displazamiento - Velocidad - Acceleración 15
16 SISMÓMETROS DE FUERZA BALANCEADA Retroalimentación 16
17 EFECTOS EXTERNOS SOBRE EL SISMÓMETRO Efectos de inclinación Efectos barométricos por inclinación del sensor, variaciones en boyancia, cambios adiabáticos en temperatura, deformaciónes por presión. Efectos de temperatura 17
18 RUIDO EN LA TIERRA Dos rangos de periodos con menos ruido, segundos y cerca de 1 segundo. Shearer 18
19 RESPUESTA DE SENSORES DIFFERENTES Sensores mecánicos normalmente se enfocan en uno de los dos rangos de periodos con menos ruido. Sismómetros de banda ancha tienen una amplificación constante sobre un gran rango de frecuencias. 19
20 UNOS SISMÓMETROS Y SISTEMAS DE REGISTRO 20
21 PRINCIPALES PARÁMETROS DE UN SENSOR frecuencia o periodo natural constante de amortiguamiento constante del generador ruido interno nº componentes 21
22 MEDIDORES DE DEFORMACIÓN (STRAINMETERS) estudio f << sismómetros Miden procesos tectónicos (acumulación de esfuerzos, creep, sismos silenciosos, procesos volcánicos) ~ 100 s Hz - años d ~ mm (barras metal o Qz -Benioff, 1932-) hasta ~102 s m (interferometría láser; LB) pozos (boreholes): medida Ø 22
23 INCLINÓMETROS Miden deformación tubo de agua (demasiado sensible a temperatura) electrónicos (nivelación burbuja; poco sensible a temp.) monitoreo volcánico (inflación/deflación), taludes, llenado presa Ciclo de inflación-deflación en del volcán Kilauea (Hawaii) Inclinómetro en Mauna Loa (Hawaii) 23
24 OTROS METODOS PARA ESTUDIAR DEFORMACIÓN B) Dilatómetros cambios en volumen lleno de fluido (aceite de silicón) generalmente en pozo C)GPS constelación de satélites envío y recepción de señal codificada (disponibil. selectiva) medición tiempos de llegada triangulación elevada precisión, + cuanto +t levantamiento desplazamientos relativos (respecto a SR) absolutos (posición punto en sup. terrestre) dos tipos de levantamiento y procesamiento: diferencial ( t, 2 estacs) PPP ( t - horas-) (Precise Point Positioning) 24
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