王京
摘 要：治理越来越严重的环境振动污染，需要准确的振动监测数据。通过实际应用表明，强震仪完全可以应用于城市环境振动监测，且结果更为准确、信息内容更丰富。在后期将无线传输模块引入，并实现振动超过标准值时自动报警功能，将进一步拓展强震仪在环境振动污染监测中的应用。
关键词：环境振动 强震仪 振动监测
中图分类号：P41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0069-02
现代社会工业的迅猛发展，也给城市带来一些污染问题。随着人们对舒适生活的需求逐渐提高，作为最常见的污染，环境振动污染已经越来越严重。一般情况下，57dB的环境振动就会导致人感到不舒服，会出现精神涣散。对振动的详细准确监测是科学有效治理振动污染的基础。除了传统的振动监测仪，强震仪也是振动监测的有效工具。
1 强震仪
强震仪一般是用来记录强烈地震在地面引起的振动情况。一般由拾震系统、记录系统、触发系统、电源系统以及时标系统组成。现代强震仪通常采用3个拾震器，分别测量一个垂直向运动、两个相互垂直的水平向运动。按照所记录的物理量不同，可分为强震位移仪、强震速度仪以及强震加速度仪，实际工作中，一般提到强震仪是指数字强震加速度仪。数字强震仪具有噪声水平低、频带宽、动态范围大、采样率高、数据预存储量大等优点。该仪器大多采用力平衡式加速度传感器。目前，数字强震仪已经应用到地震监测、地震预警、灾害快速评估以及烈度速报等领域。我们将强震仪利用在对城市工业环境振动的监测中，取得了很好的应用效果。
2 计算方法
2.1 振级计算
天然地震在較短时间内释放出大量的能量，且持续时间短，加速度峰值大；而环境振动一般持续性长时间振动，超过一定的振动量级就会损坏周围建筑和人类正常活动。由于天然地震与环境振动所产生的破坏机制不同，在地震工程学中通常用加速度峰值来评估，而在城市环境振动的测定中更关注振动加速度的有效值，按照《城市区域环境振动控制标准》（GB10071-88），一般采用振动的有效值来表征城市环境振动的强弱，其定义如下：
3 应用实例
某工业区内由于甲方工厂落砂机的安装，乙方工厂办公楼出现明显办公室内电脑、办公柜等发生晃动，且周期性地反复发生，此外部分人员感觉到头晕。针对上述问题，我们采用了加速度强震仪进行监测，评估了甲方落砂机振动的影响。在乙方办公楼外地面以及楼内中间层，我们分别架设了两台加速度传感器。该传感器是美国REFTEK公司生产的Trimble 147A-01/03型强震动加速度计，是目前最先进的三轴力平衡加速度计之一。其动态范围为145dB，频带范围为DC～150Hz，满量程输出为±4g。数据采集器系统采用美国REFTEK公司的130S-01型高精度地震数据采集器，该设备动态范围大、功耗低，拥有6个输入/输出接口，采用GPS授时（时钟加守时晶振，精度±10μs）。通过对一天的监测振动记录进行去除仪器响应、去均值和去线性趋势，从而得到真实的振动数据。最后根据式（2），测算得到乙方办公楼外地面振级最高达到78dB，楼内最高85dB。均已严重超过《城市区域环境振动控制标准》（GB10071-88）中的规范。同时，经过频谱分析（图1），可以看到卓越频率主要为5.128Hz、5.506Hz和12.45Hz。其中5.1Hz与5.6Hz基本都在低层建筑的自振频率范围内，易与建筑产生共振，需要引起注意。
4 结语
实际应用表明，高精度的强震仪完全可以应用于城市环境振动监测，且结果更为准确，信息内容更丰富。在以后的发展中，可以考虑将无线传输模块引入监测系统，实现异地实时掌控振动情况，并在振动超过标准值时自动报警。这将进一步拓展强震仪在振动监测中的应用。
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