Izrada seizmografa kod kuće. Domaći seizmograf Rezultati stručne procjene

Seizmograf je uređaj za snimanje vibracija zemljine kore. A vibracije izazivaju prave zemljotrese, čak i one vrlo udaljene, eksplozije i druge potrese uzrokovane, na primjer, kretanjem teško opterećenih vozova ili radom mašina koje zabijaju gomile. Brzina širenja "talasa" takvih vibracija je različita - od 3,5 do 7 km/s...

A sada - o samom uređaju. Sigurni smo da će i vama biti zanimljiva izrada istog. Štaviše, stvar nije tako komplikovana.

Osnova svakog seizmografa je masivno klatno. Način na koji ga okačimo na podlogu određuje da li ćemo registrovati horizontalne ili vertikalne vibracije. Činjenica je da kada se površina zemlje (a sa njom i svega što na njoj stoji) pomjeri, klatno ostaje u mirovanju po inerciji. Zahvaljujući tome, moguće je izmjeriti koliko okolni objekti "hodaju" u odnosu na njegovu nepokretnu masu.

Dizajn seizmografa neće izazvati nikakva pitanja ako pažljivo proučite crteže. Prikazuju dvije verzije uređaja: A - za snimanje horizontalnih pomaka zemlje, B - vertikalne. Recimo iz iskustva da je bolje ne gubiti vrijeme na sitnice. ukupne dimenzije baze i okviri. Ovi dijelovi od drveta ili metala moraju biti čvrsti i masivni. Diktafoni su bubnjevi koji se polako okreću satnim mehanizmom sa papirom na kojem elementi za pisanje crtaju pravu liniju. Vibracije zemlje uzrokuju pomeranje baze, a klatno, kroz poluge, uzrokuje pomeranje pera. Rezultat je zapis u obliku cik-cak linija, čija visina i visina se mogu koristiti za procjenu prirode vibracija.

Osjetljivost seizmografa je postavljena omjerom prijenosa polužnog mehanizma (na slici A to je odnos b prema a). Što je veći, veća je i osjetljivost. Ali bolje je eksperimentisati. U suprotnom, čak i na kretanje po stanu će uticati drhtanje olovke. Za “pisanje” je bolje koristiti flomaster koji može pisati na plastičnom paus papiru ili plamenom svijeće popušiti površinu bubnja i osušiti olovku, u obliku igle. U uređaju B, druga poluga je umetnuta u pogon diktafona, a olovka je pritisnuta na bubanj zbog sopstvene težine. U suprotnom, bubanj bi morao biti postavljen okomito i morao bi se izmisliti lukav sistem poluga.

Najsloženija komponenta u seizmografu je mehanizam sata. Ne možete ga sami napraviti. Ali možete koristiti set “Clockmaker” ili stari budilnik.

Kada se bubanj okreće direktno od ose u smeru kazaljke na satu, papir na njemu će se morati menjati dva puta dnevno. Ako je osigurana druga stezaljka za olovke (prikazano na seizmografu A), vijek trajanja će se udvostručiti. Dovoljno je samo premjestiti element za pisanje nakon 12 sati na novu „traku“. Ali bolje je pozabaviti se i pokupiti nekoliko prikladnih zupčanika iz dječjih igračaka za navijanje. Postavite mali na osu kazaljke na satu, a veliki sa svojom osom na plastično „staklo“ sata. Tada će se vrijeme za punu revoluciju bubnja višestruko povećati. I, naravno, potrebno je osigurati dostupnost i jednostavnost zamjene papira ili samog bubnja.

Opća shema istraživanja unutrašnjosti Zemlje s

na: jednak je otprilike jednoj desethiljadinoj volti.

Tako se mehaničke vibracije u tlu seizmografom pretvaraju u električne vibracije. Od seizmografa se putem žica prenose do centralne terenske laboratorije za snimanje, koja je montirana na vozilu.

Za izviđanje reflektovanim valovima obično se koristi 5-10 seizmografa, koji se postavljaju duž profila koji se proučava na udaljenosti od 10-50 metara jedan od drugog.

U poljskoj laboratoriji, električne vibracije koje se prenose sa svih seizmografa prolaze kroz radio pojačala. Ove vibracije se pojačavaju 10-20 hiljada puta, nakon čega se snimaju pomoću posebnih zrcalnih galvanometara na foto-traci osjetljivoj na svjetlo. U ovim galvanometrima, malo ogledalo je postavljeno na zavojnicu žica okačenih između polova magneta. Zraka svjetlosti koju emituje mala (spot) lampa pada na ogledalo i odbija se od njega na foto traku u obliku svjetlosne tačke. Dok eksplozije nema, ogledalo je nepomično, a tačkasti "zeko" crta pravu liniju na pokretnoj foto traci. Ali čim, kao rezultat eksplozije, struja i time se stvara magnetsko polje, ono počinje da osciluje, a sa njim i ogledalo. Sada, umjesto ravne, ravne linije, na foto traci je nacrtana kriva.

Aparat za snimanje (osciloskop) je konstruisan tako da svetlosni „zečići“ (tačke) sa svih 5-10 galvanometara padaju na fotografsku traku. U trenutku snimanja kreće se pored galvanometra brzinom od 40-60 centimetara u sekundi.

Nakon snimanja eksplozije razvija se fotografska traka i tako se dobija seizmogram. Na njemu je nacrtano 5-10 krivulja koje predstavljaju zapis očitanja istog broja seizmografa. Svaka kriva u potpunosti karakterizira vibracije tla na lokaciji datog seizmografa.

Trenutak eksplozije se automatski označava na seizmogramu; samo ovaj put

korištenjem umjetnih zemljotresa.

menta, žica uronjena u naboj puca, a zahvaljujući prestanku struje u električni krug kriva na seizmogramu se naglo pomera.

Vrijeme proteklo između trenutka eksplozije i trenutka dolaska reflektiranog vala se računa pomoću argonske cijevi smještene u blizini fototrake, koja bljesne sto puta u sekundi. Ovi bljeskovi se snimaju na fotografskoj traci u obliku crnih pruga, takozvanih vremenskih oznaka. Učestalost bljeskova argonske cijevi regulirana je viljuškom za podešavanje, čiji se električni kontakti otvaraju pri osciliranju.

Za izolaciju reflektiranih valova od drugih "ometajućih" vibracija, koriste se posebni električni filteri. Valovi koji se odbijaju od podzemnih slojeva mogu se prepoznati po nekim njihovim karakteristikama: na sve seizmografe stižu odozdo i gotovo istovremeno, a strane vibracije koje ometaju opažanja šire se duž površine zemlje i približavaju se prijemnim uređajima u različito vrijeme. Ovu razliku je lako utvrditi iz seizmograma, budući da oscilacije uzrokovane Reflektiranim valovima počinju gotovo istovremeno na svim krivuljama.

Još uvijek su potrebna mnoga poboljšanja i novi izumi, koji bi trebali poboljšati i smanjiti troškove seizmičkih istraživanja, koja su tek nedavno izašla iz svog „početka“. Ali već sada oko dvadesetak seizmičkih ekspedicija obavlja uporan i mukotrpan rad u raznim krajevima naše domovine, tražeći bogatstva zemljinog podzemlja novom metodom.Ovom metodom istraživanja minerala se vrše do dubine od 3- 4 kilometra.

Tako su, proučavajući strašne prirodne pojave - zemljotrese, naučnici i pronalazači mogli da stvore nove, veoma zanimljiva metoda istraživanje minerala.

Istraživanja pomoću umjetnih potresa, uz druge vrste geoloških istraživanja, imat će značajnu ulogu u rješavanju jedne od najvažniji problemi treći staljinistički petogodišnji plan za stvaranje „Drugog Bakua“.

Ovo je izuzetna pobjeda ljudskog uma nad prirodom.

Prilikom istraživanja konvencionalnim metodama za formacije koje se nalaze na značajnim dubinama, potrebno je izbušiti veliki broj dubokih bušotina.

Istraživanje metodom reflektiranih valova uvelike smanjuje radove na bušenju i usmjerava ih na perspektivna područja. Ovom metodom se utvrđuje struktura proučavanih slojeva, njihovi uglovi nagiba i dubine na kojima slojevi i ssh leže. I takvi podaci će nam omogućiti da prosudimo geološka struktura■istraženo područje. Na primjer, metoda reflektiranih valova dala je izuzetno zanimljive rezultate u proučavanju takozvanog Shrsagat nabora (posebne geološke strukture naftnog polja) na Apšeronskom poluotoku. Plavo istraživanje i desetine dubokih Surovy bunara su obavljeni na ovom pregibu kako bi se precizno proučavala struktura polja. Ovaj posao se odvijao niz godina; zahtevala je velika količina snaga i resursa, a ipak je laž dala dovoljno potpune rezultate”,

"Zahvaljujući seizmičkim istraživanjima koja su obavljena u roku od godinu dana, bilo je moguće utvrditi strukturu mineralnih naslaga, razgraničiti slojeve i precizno odrediti lokacije njihovih poremećaja, koji obično ukazuju na naše mineralne resurse. Za kontrolu ovih rezultata, samo nekoliko potrebni su koraci za bušenje podova, a ne ogromna količina nafte koja je izbušena.

Metodu izviđanja reflektovanim talasima predložio je u Sovjetskom Savezu izumitelj V. Voyutsky još 1923. U početku su čak i istaknuti fizičari ovaj prijedlog smatrali očigledno fantastičnim: teorija ove metode još nije postojala. Bilo je razrađeno, nije bilo dovoljno napredne opreme.

G. Skoro nova metoda Istraživanje prirodnih resursa počelo se koristiti prije 8-10 godina, kada je napredak tehnologije omogućio razvoj tehnički napredne seizmičke opreme. Poseban razvoj ove metode je jgjwur poslednjih godina tokom istraživanja 1tanye ležišta. /Oprema koja se koristi za izviđanje je prilično složena. Odlikuje se izuzetnom preciznošću i visokom osetljivošću. Uostalom, morate promatrati i snimati vibracije u kojima se bubreg pomjera za samo jedan ili čak pola mikrona. -Mikron je hiljaditi dio milimetra. Dizajn prijemnika ovih oscilacija - tomografa - zasnovan je na principu trećine. permanentni magnet, koji je čvrsto pričvršćen za tijelo uređaja. U blizini polova magneta i opruge, visi zavojnica s velikim brojem zavoja bakrene žice. Žica je izolirana i namotana na željezno jezgro.

Seizmograf je postavljen na tlo. u rupu bez maslina. U trenutku mu se šetnja približava. usmjeren odozdo prema gore, magnet se također kreće zajedno s tijelom uređaja; čaura, okačena na oprugu, ostaje na trenutak u Jukosu po inerciji; time se čini da se pomera u odnosu na polove magneta. Zatim, zahvaljujući oprugi, zavojnica počinje da kopa.Tako, uz jedva primetne pokrete tla, zavojnica počinje da osciluje u odnosu na polove magneta II. Time se menja broj magnetnih linija koje prelaze zavojnicu, a elektromotorne linije se pojavljuju na njegovim krajevima.Veličina ove izuzetno male snage

Da li se vaši predmeti često pomeraju? Da li osećate uticaje? Ovo je običan zemljotres, koji se dešava na desetine puta dnevno širom sveta. Da biste to odredili, trebate specijalni alat- seizmograf. Da biste imali seizmograf u svom domu, ne morate da živite u gradu gde je to uobičajena pojava. Dovoljno je da živite u građevinskom području, željeznica. Pomoću seizmografa možete saznati koje se vibracije zemljine kore javljaju u blizini vaše kuće kada, na primjer, prođe voz. Gdje ga mogu kupiti i da li se isplati kupovati ako ga možete sami napraviti?
Osnova svakog seizmografa je masivno klatno. Način na koji ga objesite na podlogu će odrediti koje će vibracije, horizontalne ili vertikalne, biti zabilježene.

Za dizajn seizmografa, metalnih i gvozdena baza. Trebao bi biti težak i čvrst. Mjesto na kojem će se bilježiti očitanja treba da se sastoji od papira i bubnja, satni mehanizam je savršen.
Kada počnu oscilacije, baza se pomiče i klatno pomoću poluga tjera perje da se kreće. Rezultat je cik-cak rekord. Visina i visina pokazuju prirodu vibracija.

Osjetljivost seizmografa ovisi o omjeru prijenosa polužnog mehanizma (slika A). Što više, to više. Da bi linije bile vidljive, površinu bubnja možete popušiti svijećom ili skicirati flomasterom koji može crtati na plastičnom paus papiru. Slika B prikazuje uređaj sa drugom polugom umetnutom u uređaj za snimanje. Sama olovka je pritisnuta na bubanj sopstvenom težinom.
Mehanizam sata koji se koristi u seizmografu prilično je teško napraviti sami, tako da možete koristiti komplet “Young Watchmaker”.
Papir treba menjati 2 puta dnevno, ali ako obezbedite drugu stezaljku za olovku, kao na sl. I tada će se vijek trajanja seizmografa udvostručiti. Također možete povećati vrijeme za jedan puni okret bubnja koristeći dva zupčanika iz igračaka. Mali postavite na os kazaljke sata, a veći - svojom osom - na plastično staklo sata.
Seizmograf je spreman i možete mjeriti vibracije koje se dešavaju oko vas.

Izrada seizmografa kod kuće
i njegovu primjenu u proučavanju mehaničkih vibracija
Rad je istraživao mogućnost izrade seizmografa kod kuće za otkrivanje i snimanje mehaničkih vibracija različitog porijekla. Metode istraživanja: pretraživanje i analiza informacija o ovoj temi u različitim izvorima; posjeta Geološkom muzeju po imenu. Vernadskog u Moskvi i proučavanje rada seizmografa; dizajn; izvođenje eksperimenata. Na osnovu proučene literature odabran je model mehaničkog seizmografa kao najjednostavniji za implementaciju i izrađen dijagram njegove montaže. Sastavljeni vertikalni mehanički seizmograf je ispitan. Korišćen je za snimanje vibracija gornje ploče stola veš mašina, vibracije poda u liftu, poda u prostoriji pri preskakanju konopca i vibracije stepenice u zgradi liceja. Seizmogrami dobijeni tokom eksperimenta mogu se koristiti za proučavanje mehaničkih vibracija različitog porijekla. Zaključak: kućni seizmograf je jeftin i jednostavan za korištenje. Područje primjene: seizmograf je primjenjiv za snimanje mehaničkih vibracija različite prirode. Mogući potrošači: nastavnici i učenici. Seizmograf je pogodan za upotrebu u školskoj učionici fizike istraživački rad, laboratorijska radionica i demonstracioni eksperiment prilikom proučavanja teme "Mehaničke vibracije" u 9. i 10. razredu.

Fajlovi:

• Prezentacija: Izrada seizmografa kod kuće Pristupljeno 10. januara 2018. 2:25 (6,8 MB)
• Tekst rada: Izrada seizmografa kod kuće Pristupljeno 10. januara 2018. 2:25 (5,8 MB)

rezultate stručna procjena

Stručna karta međuokružne etape 2017/2018 (Stručnjaka: 3)

Ukupno bodova: 12.3

Dobar dan, ispiranje mozga! Danas ću vam pričati o jednoj zanimljivoj domaće- seizmograf, što je sasvim moguće uradi to kod kuće.

Fotografija prikazuje sliku "bubnja" seizmografa koji prikazuje četiri zemljotresa snimljena istog dana u mojoj stanici u Denveru; dva u Meksiku i dva na suprotnoj strani svijeta, na Sumatri.

Postoje seizmičke aplikacije na sveprisutnim pametnim telefonima koje koriste ugrađeni akcelerometar za otkrivanje potresa u Zemljinoj kori, ali mogu otkriti samo vrlo grube, snažne potrese. Seizmograf predložen u ovom vodiču može snimiti kretanje tla manje od 50 µm/sec (ljudska kosa je oko 100 µm), što znači da bilježi ono što se ne može osjetiti.

Osetljivost ovog uređaja domaće izrade omogućava vam da registrujete potrese veće od 6,5 magnitude širom sveta, a manje magnitude na određenom području. Ali, naravno, mehanička i elektronska filtracija u ovom uređaju ograničava osjetljivost domaćeg proizvoda.

Korak 1: Poređenje sa industrijskim analozima

Ako je ovaj seizmograf postavljen na prilično tiho, stabilno mjesto, kao što je podrum, tada možete prikupljati podatke u pozadini preko USB porta vašeg računala koristeći besplatni softver i ne učitavati procesor. A kvalitet podataka mu omogućava da se takmiči s industrijskim seizmografima.
Imajte na umu da na fotografiji domaći seizmograf, baš kao i profesionalni, dobro razlikuje primarne i sekundarne valove, kao i površinske valove, što vam omogućava da s dovoljnom preciznošću odredite udaljenost do epicentra.

Korak 2: Komponente

Seizmograf ima četiri glavne komponente, od kojih ću svaku detaljno opisati. Ukupna cena delova će biti oko 300 - 350 dolara, a softver je besplatan.

Korak 3: Mehaničke komponente

Mehanika ovog seizmografa je napravljena u vertikalnoj kratkoperiodičnoj verziji, koja je podešena na frekvenciju talasa od oko 1,5-2 sekunde, što daje snažan odgovor na P i S talase potresa. Postoji prostor za promjenu širine, ali veličina ruke, ugao opruge i napetost opruge su kritični.

Drveni uređaji prihvatljivi su u uvjetima stabilne vlage, ali samo ako su tretirani s nekoliko slojeva boje. Aluminij se može koristiti kao osnova, ali postoje pitanja o njegovom toplinskom širenju. Ako koristite metal, on bi trebao biti nemagnetičan.

Korak 4: Mehanički senzor

Korak 5: Oštrica poluge

Oštrica pomoćnog noža se koristi kao "šarka" za polugu sa tačkastim kontaktom. Sama oštrica je pričvršćena za aluminijsku ruku u prorezu u obliku slova V, omogućavajući ruci da se slobodno kreće gore-dolje. Poluga je napravljena od aluminijuma, širine 3,2 cm i debljine 0,3 cm, tačnije aluminijuma tako da ne stvara magnetno polje prilikom interakcije sa magnetnom potkovom.

Drveni stalak je zalijepljen za podlogu ljepilom za drvo, a također donja strana ojačan samoreznim vijkom tako da samorezni vijak ne ometa vijke za podešavanje, uz pomoć kojih se seizmograf horizontalno izravnava.

Korak 6: Proljeće

Karakteristike opruge su odlučujuće. Ako je previše krut, magnetna potkovica postavljena na polugu imat će poteškoća okomitog pomjeranja. Parametri mojih opruga su sljedeći: 6,35x82,55x0,63 - 3 komada.

Ugradite opruge, kontrolirajući nivo horizontalne poluge, i pričvrstite ih na oslonac. A za pričvršćivanje poluge i treće opruge koristite nemagnetni nosač.

Korak 7: Zavojnica

Koristio sam magnetnu potkovicu privlačne sile od 13,6 kg. Pričvrstite magnet na ruku pomoću nemagnetnih mesinganih ili aluminijumskih vijaka i matica.

Zavojnica je sa strane ograničena sa dva diska od 7cm od 3mm fiberboarda, budući da je dielektrik. Sam kalem je namotan na drvenu jezgru prečnika 2,54 cm i debljine 1 cm. Općenito, dimenzije zavojnice zavise od potkovičastog magneta. Na bočne diskove dodajemo drvene podloške za lakše pričvršćivanje. Kroz bazu zavojnice je izbušena rupa za nemagnetni vijak.

Za namotavanje zavojnice koristimo žicu br. 26, ili još bolje, br. 30. Izbušimo malu rupu u bočnom disku zavojnice, provučemo žicu kroz nju i ostavimo vanjski kraj oko 30 cm. A onda namotamo zavojnicu. Ostavljamo i drugi kraj oko 30 cm. Malo sam automatizirao ovaj proces: stavio sam bazu zavojnice na vijak, umetnuo vijak u bušilicu i pri malim brzinama pažljivo namotao žicu.

Korak 8: Magnetni prigušivač

Ako ruka seizmografa nije prigušena, osciliraće gore-dolje zbog inercije nekoliko sekundi ili minuta. A reakcija poluge na prvi pritisak može sakriti dolazne valove u rasponu od 1 do 25 sekundi, tako da se mora brzo vratiti u stanje mirovanja. Za ovo možete koristiti ulje, ali ova metoda je neuredna i ovisi o temperaturi.

Magnetni prigušivač se sastoji od bakrenog klina koji prolazi kroz jako magnetsko polje koje stvaraju 4 vrlo moćna neodimijumska magneta. Oštrica i mesingani vijak nemaju magnetna svojstva, ali je tijelo magnetno, pa se neodimijski magneti jednostavno zalijepe za njega, a da se sve ne bi slijepilo, ugrađuju se distančni vijci.

Budući da tijelo amortizera nije pričvršćeno drvena podloga, da se ne pomera, mora biti dovoljno težak. U tu svrhu sam napravio trostruke prigušne ploče 5x7cm.

Korak 9: Magnetski prigušivač - pogled sa strane

Izbušio sam 3 rupe prečnika 6,5 ​​mm u svakoj ploči. Postavio sam magnete 2,5x2x0,6 na suprotan polaritet, 2 po strani:
S | N
N | S

Klin 4,5x3,2cm izrađen je od bakarnog lima br.24. Možete koristiti težu plahtu, ali ne i lakšu. U montažni vijak se može zalemiti klin, a razmak između njega i magneta može se podesiti na oko 3 mm.

Korak 10: Pojačalo

Nakon što sam isprobao nekoliko opcija pojačala signala, odabrao sam predstavljenu. Ovo je stabilno pojačalo sa automatskim poništavanjem i niskofrekventnom zaštitom od šuma.

Izlaz za vremenski signal je opcioni i nije potreban kada se šalje na PC. Ali dio kruga: 100k otpornik - TL082 - 68k otpornik je potreban.

Korak 11: Nacrt

Zalemio sam svoje pojačalo na ploču i priključio ga plastično kućište. Dodao sam konektore na kućište i 100k trim otpornik na prednju ploču.

Korak 12: Napajanje

Pojačalo zahtijeva napajanje od +12/-12V. Obratite pažnju na to kako se pozitivne i negativne žice uklapaju u regulator napona.

Korak 13: Analogno-digitalni pretvarač

Koristim Dataq DI-158U analogno/digitalni pretvarač, ali to je stariji model sa 12-bitnom rezolucijom.
Dataq DI-145 i Dataq DI-149 imaju 10-bitnu rezoluciju, ali mogu unijeti neželjeni šum u signal.
DI-155 je skup model, ali je 13-bitni i programabilan. Dakle, na +/- 5V možete dobiti rezoluciju od 1,2 MV, što je 16 puta bolje od jeftinijih modela, a proizvodiće i manje šuma u signalu.

Korak 14: Softver

Možete koristiti softver koji dolazi uz konverter, ali postoji bolji softver, već specijalizirana za naše potrebe. Na primjer, koristim besplatni program pod nazivom AmaSeis A-1.

Korak 15: Izolaciona kutija

Sva mehanika seizmografa mora biti smještena u dobro zatvorenu, hermetički zatvorenu kutiju kako bi se izbjegle smetnje uzrokovane strujama zraka. Napravio sam kutiju od polistirenske pjene i obložio je komadom iverice i tako joj dao stabilnost.

Korak 16: Podešavanje amortizera

Da biste podesili podizanje amortizera, uzmite mali komad kartona 2x1,3 cm i pričvrstite ga tankim koncem ili konopom za pecanje dužine oko metar. Pričvrstite drugi kraj konca na štapić.
Otvorite poklopac kutije i spustite karton na polugu, bliže vijku za montažu amortizera, bez dodirivanja opruge. Provucite konac duž vrha kutije i pokrijte poklopcem. Pričekajte minut-dvije i oštro povucite konac. Ako početni otklon ide gore, a ne dolje, okrenite pojačalo. Ako je progib/odskok između 12:1 i 15:1, amortizer je ispravno podešen.
Ako je omjer manji od 12:1, pomaknite tijelo klapne tako da pokrije većina klin Ako je više od 15:1, onda prema tome pomaknite tijelo klapne na drugu stranu. Prigušenje se također može podesiti promjenom razmaka između klina i magneta.

Korak 17: Trenutak istine

Nakon podešavanja domaći proizvodi prigušivanjem spremni ste za potres. Budite strpljivi, ovaj proces može trajati od nekoliko dana do sedmice ili više. U zavisnosti od toga gdje živite, možete očekivati ​​da će naknadni potresi u prosjeku trajati od 3 do 10 dana. Što je bliže tektonskom rasjedu, to češće.

Možda vam se posreći i uočite veliki zemljotres kao što sam ja učinio 9 zemljotres magnitude u Japanu 11. marta 2011. koji je izazvao razorni cunami. Snimao sam talase od ovog zemljotresa više od četiri sata. Zemlja je zvonila kao zvono.

Sretno i dobro brainhunting!