王京

摘 要：治理越來越嚴(yán)重的環(huán)境振動(dòng)污染，需要準(zhǔn)確的振動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過實(shí)際應(yīng)用表明，強(qiáng)震儀完全可以應(yīng)用于城市環(huán)境振動(dòng)監(jiān)測，且結(jié)果更為準(zhǔn)確、信息內(nèi)容更豐富。在后期將無線傳輸模塊引入，并實(shí)現(xiàn)振動(dòng)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)自動(dòng)報(bào)警功能，將進(jìn)一步拓展強(qiáng)震儀在環(huán)境振動(dòng)污染監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境振動(dòng) 強(qiáng)震儀 振動(dòng)監(jiān)測

中圖分類號(hào)：P41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0069-02

現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)的迅猛發(fā)展，也給城市帶來一些污染問題。隨著人們對(duì)舒適生活的需求逐漸提高，作為最常見的污染，環(huán)境振動(dòng)污染已經(jīng)越來越嚴(yán)重。一般情況下，57dB的環(huán)境振動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致人感到不舒服，會(huì)出現(xiàn)精神渙散。對(duì)振動(dòng)的詳細(xì)準(zhǔn)確監(jiān)測是科學(xué)有效治理振動(dòng)污染的基礎(chǔ)。除了傳統(tǒng)的振動(dòng)監(jiān)測儀，強(qiáng)震儀也是振動(dòng)監(jiān)測的有效工具。

1 強(qiáng)震儀

強(qiáng)震儀一般是用來記錄強(qiáng)烈地震在地面引起的振動(dòng)情況。一般由拾震系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、觸發(fā)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)以及時(shí)標(biāo)系統(tǒng)組成。現(xiàn)代強(qiáng)震儀通常采用3個(gè)拾震器，分別測量一個(gè)垂直向運(yùn)動(dòng)、兩個(gè)相互垂直的水平向運(yùn)動(dòng)。按照所記錄的物理量不同，可分為強(qiáng)震位移儀、強(qiáng)震速度儀以及強(qiáng)震加速度儀，實(shí)際工作中，一般提到強(qiáng)震儀是指數(shù)字強(qiáng)震加速度儀。數(shù)字強(qiáng)震儀具有噪聲水平低、頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、采樣率高、數(shù)據(jù)預(yù)存儲(chǔ)量大等優(yōu)點(diǎn)。該儀器大多采用力平衡式加速度傳感器。目前，數(shù)字強(qiáng)震儀已經(jīng)應(yīng)用到地震監(jiān)測、地震預(yù)警、災(zāi)害快速評(píng)估以及烈度速報(bào)等領(lǐng)域。我們將強(qiáng)震儀利用在對(duì)城市工業(yè)環(huán)境振動(dòng)的監(jiān)測中，取得了很好的應(yīng)用效果。

2 計(jì)算方法

2.1 振級(jí)計(jì)算

天然地震在較短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的能量，且持續(xù)時(shí)間短，加速度峰值大；而環(huán)境振動(dòng)一般持續(xù)性長時(shí)間振動(dòng)，超過一定的振動(dòng)量級(jí)就會(huì)損壞周圍建筑和人類正?；顒?dòng)。由于天然地震與環(huán)境振動(dòng)所產(chǎn)生的破壞機(jī)制不同，在地震工程學(xué)中通常用加速度峰值來評(píng)估，而在城市環(huán)境振動(dòng)的測定中更關(guān)注振動(dòng)加速度的有效值，按照《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB10071-88），一般采用振動(dòng)的有效值來表征城市環(huán)境振動(dòng)的強(qiáng)弱，其定義如下：

3 應(yīng)用實(shí)例

某工業(yè)區(qū)內(nèi)由于甲方工廠落砂機(jī)的安裝，乙方工廠辦公樓出現(xiàn)明顯辦公室內(nèi)電腦、辦公柜等發(fā)生晃動(dòng)，且周期性地反復(fù)發(fā)生，此外部分人員感覺到頭暈。針對(duì)上述問題，我們采用了加速度強(qiáng)震儀進(jìn)行監(jiān)測，評(píng)估了甲方落砂機(jī)振動(dòng)的影響。在乙方辦公樓外地面以及樓內(nèi)中間層，我們分別架設(shè)了兩臺(tái)加速度傳感器。該傳感器是美國REFTEK公司生產(chǎn)的Trimble 147A-01/03型強(qiáng)震動(dòng)加速度計(jì)，是目前最先進(jìn)的三軸力平衡加速度計(jì)之一。其動(dòng)態(tài)范圍為145dB，頻帶范圍為DC～150Hz，滿量程輸出為±4g。數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)采用美國REFTEK公司的130S-01型高精度地震數(shù)據(jù)采集器，該設(shè)備動(dòng)態(tài)范圍大、功耗低，擁有6個(gè)輸入/輸出接口，采用GPS授時(shí)（時(shí)鐘加守時(shí)晶振，精度±10μs）。通過對(duì)一天的監(jiān)測振動(dòng)記錄進(jìn)行去除儀器響應(yīng)、去均值和去線性趨勢，從而得到真實(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)。最后根據(jù)式（2），測算得到乙方辦公樓外地面振級(jí)最高達(dá)到78dB，樓內(nèi)最高85dB。均已嚴(yán)重超過《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB10071-88）中的規(guī)范。同時(shí)，經(jīng)過頻譜分析（圖1），可以看到卓越頻率主要為5.128Hz、5.506Hz和12.45Hz。其中5.1Hz與5.6Hz基本都在低層建筑的自振頻率范圍內(nèi)，易與建筑產(chǎn)生共振，需要引起注意。

4 結(jié)語

實(shí)際應(yīng)用表明，高精度的強(qiáng)震儀完全可以應(yīng)用于城市環(huán)境振動(dòng)監(jiān)測，且結(jié)果更為準(zhǔn)確，信息內(nèi)容更豐富。在以后的發(fā)展中，可以考慮將無線傳輸模塊引入監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)掌控振動(dòng)情況，并在振動(dòng)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。這將進(jìn)一步拓展強(qiáng)震儀在振動(dòng)監(jiān)測中的應(yīng)用。

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