監測物理量的選擇
地震監測中關心的三個物理量:位移、速度、加速度
一、主觀感受
阻尼振動中,各參數之間有如下微分方程所示的關係:
也即是:
直觀上看,三個觀測指標之間存在着對時間的微分關係,似乎測量哪一個都是可以的,畢竟都能通過微分積分獲得另外兩個參數。
二、實際認識
但事實上,上述看法是在時域內的主觀猜測。對於振動信號,我們首先關注的不僅僅是離散的幅值,而是各個信號的頻率。
爲了直觀地觀察各指標(x、v、a、)對頻率的響應,我們把地震儀器看作一個系統對象,以激勵(輸入)信號的頻率和系統固有頻率之比,也即:
激勵的頻率/系統固有頻率
爲橫座標;同時以各參數的響應情況爲縱座標,能夠大致得到如下的兩張圖
位移和速度的頻率響應類似於圖一,二加速度的頻率響應類似於圖二。
圖一在高頻階段表現爲平穩,而圖二所示系統參數在低頻時表現爲穩定響應。
故而希望獲得一個穩定的響應關係的我們,可以確定:
監測高頻地震時選擇位移/速度指標,而監測低頻地震時選擇加速度指標。