طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

[ali_smps]

با سلام به همه دوستان
متاسفانه دیشب زلزله شدیدی در قصر شیرین اتفاق افتاد و تعداد زیادی از هموطنان جون خودشونو از دست دادن و خیلی ها هم عزیزانشون رو از دست دادن و عده دیگری هم زیر آوار گیر افتادن و ثانیه به ثانیه هم آمار کشته ها متاسفانه داره بیشتر میشه. و مطمئنا در ساعات آینده و روزهای آینده بیشتر هم خواهد شد. به همین خاطر به این فکر افتادم که با کمک و یاری دوستان بتونیم دستگاه زیر را در قطع خانگی شبیه سازی کنیم. این دستگاه و موارد مشابه دیگه که در کشورهای پیشرفته و زلزله خیز دنیا استفاده میشه دستگاه هشدار دهنده احتمال وقوع زلزله است و بر اساس الگوریتم محاسباتی خاصی که داره میاد پیش لرزه های زلزله اصلی رو سنس میکنه و زمانی که سطح این پیش لرزه ها از حد مجاز فراتر رفت شروع به آژیر کشیدن میکنه. اینم عکس یکی از این دستگاهها

[real_ahmadi]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

سلام
با عرض تسلیت خدمت همه عزیزان
خوب چجوری زلزله رو پیش بینی می کنه؟؟لرزش زیاد میشه که می فهمه؟؟(منظورم لرزش ریز از یه حدی بیشتر هستش)
اگر اینجوری باشه میشه با استفاده از ژیروسکوپ ساختش
بدرود

[ali_smps]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

لرزش زیاد میشه که می فهمه؟؟(منظورم لرزش ریز از یه حدی بیشتر هستش)
اگر اینجوری باشه میشه با استفاده از ژیروسکوپ ساختش
بدرود

قاعدتا یکی از سنسورهایی که میخوایم همین ژیروسکوپه ولی سنسورهای ژیروسکوپ به خاطر سنسیویتی پایینی که دارن از عهده کار ما برنمیان و خطای زیادی ایجاد میکنن. چاره ای نداریم جز اینکه از روشهای دیگه ای استفاده کنیم . تحلیل نرم افزاری پیش بینی زلزله با حجم زیادی از داده های آماری سر و کار داره و در ضمن باید کاملا قابل اعتماد باشه ولی قبل از ورود به فاز طراحی باید شناخت کافی از خود زلزله و پارامترهای فنیش پیدا کرد تا بشه الگوریتم تشخیصی بر اساس عمق کانونی رو پیاده کرد . به همین دلیل با یه حمله گازنبری میریم داخل مهندسی زمین شناسی و بعدش دینامیک ارتعاشات مهندسی مکانیک و بعدش وارد مهندسی زلزله میشیم که خودش یه گرایش کارشناسی ارشدیه واسه خودش. فعلا برای شروع از تکتونیک صفحه ای Plate tectonics شروع میکنیم ...

[مهندس نوآور]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

روند معمول در دنیا این است که یک سری ایستگاههای خوداتکا (Seismic Stations)، در جهات مختلف و با فواصل مشخص، امواج P و S رو تشخیص می دهند و داده هائی مثل زمان دقیق و جهت دریافت و شدت اونها رو از طریق یک خط انتقال HF به ایستگاه کنترل مرکزی ارسال می کنند. این ایستگاه با پردازش سریع داده های دریافتی از دو یا چند ایستگاه متوالی ، و با تشخیص خطر رخداد قریب الوقوع زلزله ، یک آلارم اخطار صوتی عمومی را با کاربست سیستمهای پابلیک آدرس نصب شده در سطح شهر، به اطلاع همگان می رساند.
23 سال پیش با استفاده از چنین سیستمی موسوم به Earthquake early warning (EEW) system، مردم لوس آنجلس حدود 24 ثانیه قبل از رسیدن امواج مخرب یک زلزله ی مهیب (زمین*لرزه نورت*ریج با ژرفای ۱۱٫۴ کیلومتر و بزرگی ۶٫۷ ، در تاریخ ۱۷ ژانویه ۱۹۹۴ میلادی برابر با ۲۷ دی ۱۳۷۲)، آگاه شدند و در جریان آن، تنها 33 نفر کشته شدند.

.

[ali_smps]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

تکتونیک صفحه ای نظریه ای است در زمین شناسی که نحوه جدا شدن قاره ها از همدیگر را طی 3.5 میلیارد سال گذشته توضیح میدهد. حالا چرا نظریه به خاطر اینکه انسان هنوز قادر نیست دقیقا مشخص کند زیر پایش چه خبر است و بر خلاف فضا که بسیاری از نقاط دوردست آن به حکم پیشرفت ماهوارها و تلسکوپها برایش نمایان شده است هنوز حتی توان ورود به اعماق ابتدایی زمین را ندارد. جدیدا آژانس علوم و تکنولوژی ژاپن طرحی را برنامه ریزی کرده است که بتواند به عمق 6 کیلومتری از سطح زمین برسد . در عکس زیر حدود مرزی این پلیتها مشخص شده اند و همانطور که مشخص است کشور ما هم تحت تاثیر این صفحات بین قاره ای قرار دارد. بر هم کنش فشاری این صفحات در لایه لیتوسفر زمین نسبت به همدیگر است که موجب وقوع زمین لرزه و یا سونامی در اقیانوسها میشود. در عکس زیر به خوبی نمایان است که ایران از سوی صفحه هند و صفحه عربی تحت تاثیر قرار دارد. به همین دلیل است که طی سه سال گذشته هم در چابهار زلزله اومده هم در بوشهر هم در آذربایجان و الان هم کرمانشاه. گسلهای فرعی دیگه هم داریم که سر جای خودشان هستند.اما اصلیها اینا هستن.

[ali_smps]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

همین الان که ما داریم با هم تبادل نظر میکنیم لایه های لیتوسفر زیر پای ما همچنان در حال حرکت به سمت یکدیگر هستند . تاثیر انرژی جنبشی ناشی از حرکت وضعی زمین به دور خودش با ایجاد تغییر مکان در این صفحات و فشردن این لایه ها همچون یک فنر، در حال انباشت این انرژی جنبشی بصورت پتانسیل است تا زمانی که این فنر در برود و این انرژی پتانسیل دو مرتبه بصورت جنبشی آزاد شود و تعادل فیزیکی زمین همچنان پا برجا بماند. خوب حالا مقدار این انرژی جنبشی با چه معیاری سنجیده می شود ؟ معیاری که دانشمندان در نظر گرفته اند با توجه به مقیاس بسیار وحشتناک و بزرگ این انرژی بصورت لگاریتمی است تا اعداد بسیار بزرگ بصورت کوچک بیان شود و مقدار آن بصورت لگاریتم انرژی بر مبنای ده با مقیاس ریشتر بیان می شود. این رابطه نشان میدهد که با هر درجه افزایش در مقیاس ریشتر میزان انرژی آزاد شده آن 10 به توان 1.5 برابر میشود. یعنی حدود 32 برابر. خوب این یعنی چه؟ یعنی انرژی آزاد شده یک زلزله 7 ریشتری برابر است با 32 برابر یک زلزله6 ریشتری و همچنین 1000 برابر یک زلزله 5 ریشتری. حالا یه مقایسه ای میکنیم ببینیم زلزله ای که در کرمانشاه و در شهر ازگله با مقیاس 7.3 ریشتر در عمق 11 کیلومتری زیر زمین اتفاق افتاد یعنی چه؟ انرژی انفجار بمب اتمی موسوم به پسر کوچک که در شهر هیروشیما انداخته شد معادل انفجار 16000 تن ، تی ان تی بود . در شکل زیر مقایسه انرژی زلزله با تی ان تی به خوبی بیانگر سطح انرژی آزاد شده آن می باشد. حالا با یه مقدار محاسبات ساده متوجه می شویم مقدار انرژی آزاد شده در زلزله 7.3 ریشتری شهر ازگله کرمانشاه با عمق 11 کیلومتری از سطح زمین معادل است با انفجار همزمان 5000 بمب اتمی که در هیروشیما بر آن شهر انداخته شد.

[ali_smps]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

حالا یک تحلیل دینامیکی بکنیم ببینم این انرژی جنبشی که در فنر زیر پایمان بصورت پتانسیل ظرف چند ده سال و چه بسا چند صد سال ذخیره میشود و ناگهان آزاد میشود پس از در رفتن چه رفتاری از خودش نشان میدهد.
هنگامی که آن انرژی وحشتناک آزاد شد امواج مکانیکی مختلفی را در سطح لایه های زیرین زمین منتقل میکند که به دو دسته کلی تقسیم میشوند. Body Wave و surface wave
بدنه اصلی این امواج یعنی همان Body wave به دو دسته Primary و Secondary تقسیم میشوند . امواج Primary یا به اختصار امواج نوع P امواجی هستند که جهت انتشار آنها در راستای انتشار موج است و سبب ایجاد فشردگی بین ذرات می شوند . جهت انتشار امواج Secondary یا به اختصار نوع S عمود بر راستای انتشار موج است که در شکل زیر نمایش داده شده است و دارای دامنه می باشد. خوب این ها یعنی چه؟؟؟ یعنی اینکه فرض کنید فردی ناگهان از پشت سر شما را از زیر بغلهایتان 20 سانتی متر بلند کند و سپس رها کند . احتمال اینکه شما تعادلتان از دست برود و زمین بخورید تقریبا نزدیک به صفر است. این همان موج نوع P است . حالا همان فرد ناگهان ازپشت سر شما را دو دستی 20 سانتی متر هل بدهد . احتمال اینکه تعادلتان بهم بخورد و زمین بخورید تقریبا نزدیک به 100 در صد است. این همان موج نوع S است. حالا چرا نوع P به نام موج اولیه شناخته می شود در حالی که موج ویرانگر موج نوع S است ؟ به دلیل اینکه موج نوع P با سرعت بالاتری به سطح زمین میرسد و سرعت انتشار آن در لایه لیتوسفر حدودا 1.8 برابر نوع S است. موج نوع P را حیوانات و پرندگان بدلیل سنسیویتی بسیار حساس تری که در حواس تعادلی شان دارند درک میکنند ولی انسان قادر به درک آن نیست .این همان دلیلی است که حیوانات قبل از وقوع زلزله دچار آشفتگی و اضطراب عصبی میشوند.
در شکل زیر سرعت انتشار امواج نوع S در اعماق ابتدایی لیتوسفر حدود 3 تا 6 کیلومتر در ثانیه است . بعبارت بهتر در زلزله کرمانشاه با توجه به عمق کانونی 11 کیلومتری آن از سطح زمین تقریبا 2 ثانیه پس از انفجار همزمان آن 5000 بمب اتمی امواج مخرب آن به سطح زمین رسیده است. حالا سوالی که مطرح است این است که آیا تمامی انرژی آزاد شده آن 5000 بمب به سطح زمین میرسد ؟ جواب منفی است. چرا که ساختار لایه های زمین همچون اسنابر RC دمپینگ زیادی را در استهلاک انرژی این امواج ایجاد میکند به نحوی که هر چه میزان عمق فاصله کانونی آن گسیختگی از سطح زمین بیشتر باشد این دمپینگ نیز بیشتر خواهد شد.

[ali_smps]

پاسخ : طراحی و ساخت دستگاه هشدار دهنده وقوع زلزله

با محاسبه اختلاف زمانی ناشی از رسیدن امواج اولیه و ثانویه به سایزومیتر شعاع یک دایره به مرکز آن تعیین میشود. حال برای تعیین مختصات دقیق کانون زلزله باید از حداقل سه ایستگاه مختلف در شهرهایی ترجیحا با فواصل زیاد نسبت به طول و عرض جغرافیایی یاری جست تا اینکه با تعیین محل تقاطع محیطی این سه دایره مختصات دقیق کانون زلزله بدست آید. سایر توضیحات و نحوه محاسبات در لینکهای زیر قابل مشاهده است.

https://www.eoas.ubc.ca/courses/eosc256/jan30_2012_locate_quake.pdf
http://www.uio.no/studier/emner/matn...jordskjelv.ppt