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全世界最早的地震觀測(cè)儀器是西元132年（東漢陽(yáng)嘉元年）中國(guó)張衡所制作的候風(fēng)地動(dòng)儀，該儀器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)早已失傳，歷史上的地震觀測(cè)僅止於社會(huì)人文震災(zāi)紀(jì)實(shí)。19世紀(jì)因彈性力學(xué)之運(yùn)動(dòng)方程式推導(dǎo)而使地震波理論漸趨完善，日本、英國(guó)與義大利等多位學(xué)者著手設(shè)計(jì)地震觀測(cè)儀器，地震研究工作逐漸步入理論與觀測(cè)相互印證的新紀(jì)元。

地震計(jì)為地震儀的主要元件，用來感應(yīng)地動(dòng)訊號(hào)。完整的地震儀還須具備放大器、阻尼器、計(jì)時(shí)器與記錄裝置。各種地震儀因機(jī)械與電磁原理不同，構(gòu)造、性能、狀態(tài)等也有差別。觀測(cè)地震時(shí)，必先了解儀器固有周期、阻尼、放大倍率等各項(xiàng)常數(shù)，始能由觀測(cè)紀(jì)錄計(jì)算出正確的地振動(dòng)資料。

地震儀的基本原理，是利用擺錘或彈簧把重物懸掛於儀器中，重物上裝有筆針，再把地震儀安置於地面上，當(dāng)?shù)孛嬉虻卣甬a(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，所有運(yùn)動(dòng)不會(huì)立即傳到地震儀中的重物上，重物因慣性而不動(dòng)，但儀器上的轉(zhuǎn)筒及紀(jì)錄紙會(huì)隨地面產(chǎn)生振動(dòng)，與筆針產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而紀(jì)錄震波。地震儀可紀(jì)錄地震波的到時(shí)、震幅及地震波的種類。根據(jù)擺錘本身固有周期與地表振動(dòng)周期之間的關(guān)系，可設(shè)計(jì)出位移型、速度型與加速度型地震儀。

速度型地震儀屬於高靈敏度的觀測(cè)儀器，可記錄極微小的地盤振動(dòng)，無(wú)感地震亦可忠實(shí)呈現(xiàn)，其地震紀(jì)錄反應(yīng)測(cè)站當(dāng)?shù)卣駝?dòng)速度。靈敏度雖高，但因儀器本身設(shè)計(jì)原理之限制，造成大地震產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)常使儀器紀(jì)錄超出范圍達(dá)到飽和，無(wú)法反應(yīng)實(shí)際振動(dòng)情形，不適合觀測(cè)中大規(guī)模地震。強(qiáng)震儀為加速度型地震儀，地震紀(jì)錄則反應(yīng)地盤振動(dòng)的加速度值，可估算當(dāng)?shù)氐乇P振動(dòng)之受力程度，故能迅速提供救災(zāi)單位搶救方案重要參考依據(jù)，同時(shí)加速度值也是工程界耐震設(shè)計(jì)規(guī)范最為重要的參數(shù)之一。加速度型地震儀之地震紀(jì)錄，廣泛使用於地震防災(zāi)及工程應(yīng)用。

早期地震儀受限於傳統(tǒng)機(jī)械式彈簧及阻尼元件特性，存在雜訊抑制不良、動(dòng)態(tài)范圍不足及頻率響應(yīng)有限等重大缺點(diǎn)。後來因?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)大幅提升，以電子電路取代機(jī)械式彈簧及阻尼元件，才逐漸改善情況。1982年第一代寬頻地震儀的設(shè)計(jì)及功能測(cè)試發(fā)布之後，地震儀從此邁入全新領(lǐng)域。寬頻地震儀的特色在於持續(xù)相當(dāng)頻率范圍的訊號(hào)皆可維持相同的儀器靈敏度，比傳統(tǒng)地震儀更能忠實(shí)反應(yīng)實(shí)際地動(dòng)狀態(tài)。

除了陸地上裝設(shè)的地震儀之外，海底地震儀也是地震研究相當(dāng)重要的工具，從1970年代基於監(jiān)測(cè)核爆而開始發(fā)展，包括測(cè)量月震、人工炸測(cè)等皆被廣泛應(yīng)用。

臺(tái)灣學(xué)術(shù)機(jī)關(guān)使用海底地震儀進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)與廣角折射震測(cè)等用途，這類儀器都需要配備電池、浮球與聲控系統(tǒng)，放置於海底一段時(shí)間後，利用傳送聲波釋放訊號(hào)，通知地震儀浮出水面，進(jìn)行後續(xù)回收傳輸資料與再次施放的工作。

中文關(guān)鍵字：觀測(cè)地震學(xué) , 運(yùn)動(dòng)方程式 , 飽和 , 動(dòng)態(tài)范圍 , 海底地震儀

英文關(guān)鍵字observation seismology , equation of motion , saturate , dynamic range , ocean bottom seismometer

參考資料

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