سنسور لرزه ای (Seismic Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور لرزه ای (Seismic Sensor) :
سنسور لرزه ای یک اصطلاح کلی برای هر دستگاهی است که حرکات زمین (ارتعاشات) را اندازه گیری می کند. این دسته شامل ژئوفون ها (برای سرعت)، شتاب سنج ها (برای شتاب)، و لرزه نگارها (seismometers) می شود. لرزه نگارها معمولا دستگاه های بسیار حساس تری هستند که برای ثبت امواج زلزله در فواصل دور طراحی شده اند. آنها می توانند بر اساس اصول مختلفی از جمله اینرسی آونگی (با سیم پیچ و آهنربا) یا اندازه گیری جابجایی با روش های نوری کار کنند. شبکه های لرزه نگاری در سراسر جهان برای پایش فعالیت های لرزه ای و هشدار زلزله وجود دارند.
لرزه نگارهای کلاسیک از یک آونگ سنگین (جرم) که توسط فنرها معلق است، استفاده می کنند. با حرکت زمین، آونگ به دلیل اینرسی تمایل به ماندن در جای خود دارد. حرکت نسبی بین آونگ و زمین ثبت می شود. در لرزه نگارهای مدرن، این جابجایی نسبی با روش های الکترونیکی (مانند سنجش خازنی یا نوری) اندازه گیری شده و با استفاده از حلقه فیدبک، جرم در جای خود ثابت نگه داشته می شود (force-balance). جریان مورد نیاز برای ثابت نگه داشتن جرم، متناسب با شتاب زمین است و به عنوان سیگنال خروجی استفاده می شود. این نوع لرزه نگارها پهنای باند وسیع و دینامیک رنج بسیار بالایی دارند.
شتاب سنج های MEMS با حساسیت بالا نیز به عنوان سنسور لرزه ای در شبکه های متراکم شهری برای هشدار سریع زلزله استفاده می شوند. آنها ارزان تر و کوچک تر از لرزه نگارهای کلاسیک هستند.
پارامترهای مهم: حساسیت، پهنای باند، دینامیک رنج، و نویز.
کاربردها:
لرزه شناسی: ثبت و مطالعه زلزله ها و ساختار داخلی زمین.
مهندسی زلزله: ثبت حرکات قوی زمین (strong motion) برای طراحی سازه ها.
اکتشاف منابع: اکتشاف نفت و گاز (با ژئوفون).
پایش سازه ها: بررسی سلامت پل ها، سدها و ساختمان های بلند.
سیستم های هشدار سریع زلزله: تشخیص امواج P (اولیه) و ارسال هشدار قبل از رسیدن امواج S (ثانویه) مخرب.
\[ a(t) = \frac{d^2x}{dt^2} \quad , \quad v(t) = \frac{dx}{dt} \]