Angewandte Geophysik : Seismik

Applet    ( in separatem Fenster, ca. 450 x 480 Pixel )

Das Applet vergleicht

Amplituden und Phasen der Übertragungsfunktionen bezogen auf die Verschiebung des Bodens

und

die Antworten im Zeitbereich auf einige impulsförmige Bodenbewegungen

und

einige Erdbeben, registriert an der Station CLZ

( Bodenverschiebung restituiert aus STS_2-Registrieungen )

für bis zu 3 von 12 historischen und aktuellen Seismographensystemen.

( Grundlagen : s. Seismometer Dokumentaion
  und Seismometer-Galvanometer Dokumentation,
  s. auch Applet Übertragungsfunktions von Seismographen,
  in separatem Fenster )

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Dialogfenster :
( Screenshot )

Mit COMPARE SEISMOGRAPH SYSTEM : WIECHERT_Z...
können bis zu 3 der implementierten Seismographensystem ausgewählt werden :

WIECHERT_Z / H und WOOD-ANDERSON

sind historische Seismometer mit "direkter" Registrireung,

characterisiert durch Eigenperiode, Dämpfung und statische Vergrößerung ( = registrierte Amplitude / Auslenkung der Seismometermasse ).

WWSSN_SP / LP, BENIOFF_LP, GALITZIN, KIRNOS und DEMO_SP / LP

sind Seismometer - Galvanometer Systeme, d.h.

der Geschwindigkeitsabgriff ( i.A. ein Tauchspulsystem ) eines Seismometers mit der Spule eines Galvanometers über ein Widerstands-T verbunden ist.

( s. Seismometer-Galvanometer Dokumentation
  und Applet Seismometer-Galvanometer Kopplung )

Die Geophone SM4_10Hz und L4_2Hz

sind Tauchspul-Instrumente, an die ein digitales Registriersystem StrataView angeschlossen ist.

Das Seismometer STS_2 ( Wielandt - Streckeisen )

ist ein Breitbandseismometer mit elektronischer Rückkopplung ( "force balance" ).

( s. Seismic Sensors and their Calibration von E. Wieland,

in New Manual of Observatory Practice )

Details zu den Übertaragungsfunktionen :

Applet Übertragungsfunktionen von Seismographen.

SIG^2 x 1.000 ... 0.001

bezieht sich auf die beiden Demosysteme DEMO_SP / LP und

erlaubt es, den Wert des Koeffizienten σ, hier max. = 1, zu verringern, ohne die anderen Parameter des Systems zu verändern.

Während bei den gebräuchlichen Systemen σ^2 < 0.5 gilt, sollen die willkürlich dimensionierten Demosysteme mit σ_max = 1 den Einfluß der Kopplung auf die Übertragungsfunktion verdeutlichen.

( s. Seismometer-Galvanometer Dokumentation )

SCALE x 1000 ... 0.001

bezieht sich auf die graphische Darstellung von Erdbebenregistrierungen

und erlaubt die Wahl von Skalierungsfaktoren für die Amplituden der seismischen Spuren.

F-SAMP ...

bestimmt die Abtastfrequenz der Z-Transformierten XFR(Z), die als Rekursivfilter zur Berechnung von Systemantworten im Zeitbereich benutzt werden.

Die Abtastfrequenz kann in einem weiten Bereich, begrenzt durch die charakteristischen Frequenzen der Seismographensysteme, gewählt werden

oder

ist festgelegt durch den Stützwertabstand der Erdbebenregistrierungen.

Mit +LOWPASS

wird bei der rekursiven Filterung zusätzlich ein 2-pole Bessel-Tiefpass ( Grenzfreq. = 0.25 × F-SAMP ) angewandt, um die Aliasing-Fehler zu verringern.

CLEAR TEXT ...

löscht den Textbereich des Applets,

und listet

die Parameter der ausgwählten Systeme ( LIST SEIS ),

die Koeffizienten der Übertragungsfunktionen im Frequenzbereich und / oder der entsprechenden Z-Transformierten ( LIST COEFF ),

sowie

die Antworten im Frequenz- / Zeit- Bereich ( FREQ / TIME RESP ).

Mit INFO und HELP werden

Informationeni zur aktuellen Cursorposition ( INFO )

und / oder

Hinweise zu aktuell möglichen Mausaktionen ( HELP )

in die Graphikfenster eingeblendet.

Die graphische Darstellung wird gesteuert durch den Graphikdialog ( Hintergrund hellblau ) :

Mit XFR ( F ) / XFR ( Z ) / F  +  Z

werden die Übertragungsfunktionen im Frequenzbereich und / oder die entsprechende Z-Transformierten

( AMPL = Ampltude, PHAS = Phase in separaten Fenstern )

für die ausgewählten Seismographensysteme graphisch dargestellt.

Mit HIDE RESP WIN ...

werden die Ausgangssignale im Zeitbereich zu einigen Bodenbewegungen graphisch dargestellt :

DELTA IMP ( = Diracimpuls ),

UNIT STEP ( = Einheitssprung ),

KUEPPERS_2 ( = Kuepperssignal 2ter Ordnung )

oder

K_2 x HANNING ( = wie oben, mitw Hanningtaper ),

oderr

eine der vier implementierten Erdbebenregistrieungen.

( Mit 200 SMP...10 SMP wird die Länge der Kueperssignale gewählt und so, zusmmen mit F-SAMP, die "Hauptfrequenz" der Signale bestimmt,

mit SCL x 1.0...x 100 die Vergrößerung der Bodenverschiebung bei Erdbebenregistrierungen. )

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Farbcode : magenta = WOOD-AND., cyan = WWSSN_LP, orange = KIRNOS.

XFR ( F ) :
Amplituden ( AMPL ) und Phasen ( PHAS ) der Übertragungsfunktionen

XFR ( Z ) :
Amplituden ( AMPL ) der Z-Transformierten
( F-SAMP 80 [Hz], +LOWPASS )

Antwort zu UNIT STEP
( XFR ( Z ) wie oben, rot = Eingangssignal = Bodenverschiebung )

Erdbebenregistrierung HALLE
( F-SAMP 80 [Hz], +LOWPASS, rot = Bodenverschiebung )

Erdbebenregistrierung TURKEY
( F-SAMP 20 [Hz], +LOWPASS, rot = Bodenverschiebung )

Mit dem Mauszeiger über dem Feld FCT ( blau, oben links ) werden Informationen zu den dargestellten Kurven ( Typ, Scalierung und Farbcode, etc. ) eingeblendet.

Bei Erdbebenregistrierungen entspricht F.S. ( Vollausschlag, full scale ) dem Amplitudenbereich zwische den 0-Linien benachbarter Spuren und gibt den im Dialogfenster angewählten Wert SCALE x wieder.

Für SCALE x 1.00 entspricht F.S. einer Amplitude von

±0.2 [m] auf dem Schreiber eines "direktregistrierenden" oder Seismometer-Galvanometer Seismographen,

±10 [V] Ausgangsspannung der Geophone SM4 und L4 mit StrataView,

und

±20 [V] des Seismometers STS_2.

LIST SEIS :

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Die für eine lokale Installation des Applets benötigten Class- und Html-Files sind verfügbar als zip file und als tar.gz file.

Weitere Applets : Homepage des Authors

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