《修改后的论》word版

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1、“民用地震测报器”的发明与研究（1）甘肃省西北师范大学附属中学陈成邮编：730070摘要：在地震波的三种传播方式中，纵波比横波、面波提前约10s到达震区，依据这一规律，结合有关物理知识原理，设计出了一台“民用地震测报器”。这台仪器分为纵波（P-波）报警系统和横波、面波（SL-波）报警系统两部分，两个系统各自独立报警，能发出提示及报警信号，让用户马上作出反应，在大震到前10－20s躲到较安全的地方，减少人身伤害。本文介绍了“民用地震报警器”设计的目标、用途、构造、原理以及部分实验结果，通过深度开发研究，会对人类的抗震

2、防灾发挥积极作用。关键词：地震波设计报警器2008年5月12日发生的汶川8.0级大地震，69227人遇难、17923人失踪，霎时间，无数个家庭家破人亡，残不忍睹。事后，好多幸存者说，地震发生时他们被摇倒几次，还不知道是什么原因，直到房子倒塌后才明白是地震了。这不是人糊涂，地震几十年发生一次，人没有防备意识，不以为怪。能不能发明一种震前报警的系统，提示人们逃生呢？“民用地震测报器”就是这样一种能够在震前报警的仪器。1.地震波传播的规律：地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，在地壳中的传播速度为

3、5.5－7km∕s，最先到达震区，又称之为P-波，它使地面产生上下震动，破坏性弱。横波是剪切波，在地壳中的传播速度为3.2－4.2km∕s，第二个到达震区，又称S-波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波是混合波，由纵波与横波在地表相遇后激发、叠加产生的复杂波，其波长大，振幅强，只在地面上传播，传播速度为3km∕s，又称为L-波，是造成建筑物破坏的主要因素[1]。P-波从震源到震区直线传播，介质是岩石，比S-波先到达5－10s，如果能在P-波到达后马上测出其振动，并报警，提示人们去逃生，是完全可以减少人员伤

4、亡的。震动产生的P-波对人的行走影响不大，震动产生的S-波，人也是可以有效逃生的，但当L-波到后，人就基本上无法行走了。1976年唐山大地震，一位住在楼上的干部感到地震波上下颠簸时，便迅速钻到桌子下，10s后房顶塌落，后来，他被人发现救出，身体毫发未损，这就是P-波中成功逃生的一个案例7[2]。2.　发明“民用地震测报器”的意义地震测报是一项世界性的难题，科学家做了大量的工作，但其研究成果还是不能完全地用到现实生活中去。地震具有社会属性，科研人员就是测出了在某个时间段会发生地震，也不能贸然向社会公布，因为公布后会造

5、成社会秩序混乱，其损失可能会超过地震发生后的损失。“民用地震测报器”的报警只针对用户，不会造成社会混乱，可安装在宿舍、办公室、教室等的墙体内，只测报较大的地震，可以与其它仪器一起构成建筑物的安全反馈机制。“民用地震测报器”采用两种测波方式，各自独立报警，也提高了测报的准确性。能在地震刚发生时做出反应，提醒人们去逃生，当大震L-波到达时，人完全可以逃到较安全的地方。如果再加入先进的光电系统、智能芯片，还可记载振动的幅度，其开发研究前景十分广阔。3.结构图：“民用地震测报器”分P-波测定系统、SL-波测定系统、电源及报

6、警系统三部分，装进同一个盒子内。3.1P-波测定系统3.1.1结构（见图1）：由弹簧、圆柱形垂子、杠杆、触动片、导线、声光报警系统等组成。图1.P-波测定系统3.1.2P-波测定系统的工作原理当地震发生时，报警器的外框受P-波的推动做上7下运动，而挂在弹簧上的圆柱形铁垂子由于惯性原理，保持静止不动，于是，两个物体之间就发生相对运动。当铁垂子做相对运动时，牵动相连的竖直杠杆向上或向下运动，稍一动，横向杠杆就在橡皮筋（弹簧）的拉动下做定向运动，其前端的“工”字形正极触片与U形负极触片接触，并固定下来，使电源导通报警。3

7、.1.3影响灵敏度的因素通过多次实验证明（实验结果见附表1.表2.表3.）：（1）铁垂子的质量越大，反应越灵敏。因为m越大惯性也越大。外框受到的力通过弹簧传导给铁垂子，有个时间差t，根据牛顿第二定律，铁垂子产生的加速度a﹦F／m，F为弹簧向上的拉力，m大时，铁垂子基本不动。（2）弹簧越长，反应越灵敏。长的弹簧能延长力传递给铁垂子的时间，使外框与铁垂子的相对运动加强。（3）弹簧的劲度系数越小，反应越灵敏。根据胡克定律F﹦kx，k越小，F也越小，铁垂子就越稳定。（4）横向杠杆中的橡皮筋（弹簧）弹性系数也是一个影响因素，

8、要刚好合适。其中垂子的质量、弹簧的长度、弹簧的劲度系数三者的量也是矛盾的统一体，要找一个最佳的变化幅度才行。3.2SL-波测定系统3.2.1结构（见图２）：由固定柱、短摆线、倒圆锥形垂子、铜质导线棒、筒形触片、磁铁、导线、声光报警系统等组成。由于摆线易断，可用右边的两种替代装置来代替摆线的作用。图2.SL-波测定系统3.2.2SL-波测定系统的工作原理地震时