Sismometre

KONUYLA İLGİLİ:
Lehman Sismometresinin Parçaları
Lehman Sismometresinin Parçaları (devamı)
Lehman Sismometresinin Elektronik Devre Şeması

SİSMOMETRE (depremölçer), depremleri ölçen ve kaydeden bir aygıttır. Deprem sırasında, kırılan ya da kayan kütlelerden gelen sarsıntılar, yeryüzüne doğru ilerler; sismometre bu sarsıntıları algılayıp yükseltir ve bunları uygun bir ortama kaydeder. Sismometrelerin kayıtlarına sismogram denir.
  

(resmi büyütmek için üzerine tıklayın)

Sismometrelerin çalışma ilkeleri oldukça yalındır. Şöyle ki, sismometre, bir yay ile havada asılı duran ağır bir kütle, bu kütlenin etrafında bulunan bir kutudan oluşmaktadır. Kutu, deprem sonucunda oluşan yeryüzü sarsıntılarına göre hareket eder. Kütleyse bu hareketten hemen hemen hiç etkilenmez. Kutunun kütleye göre yaptığı hareketler, bir sensörle algılanıp elektriksel sinyale dönüştürülür. Sinyal, değerlendirme için ya bilgisayara ya da kalemli kaydediciye aktarılır.
Sismometrelerde elektromanyetik sensörler oldukça sık kullanılır. Kütleye bağlanacak bir mıknatıs, kutuda bulunan bir bobinin içinden geçer. Deprem sırasında bobin, sabitlenmiş mıknatıs üzerinde hareket eder. Bobini çevreleyen manyetik alan, sarsıntının şiddetiyle orantılı olarak değişir. Bu değişim, bobinde bir gerilim farkı yaratır. Gerilim farkı da elektronik olarak yükseltilip bilgisayara ya da kalemli kaydediciye iletilebilir. Öte yandan sığa değişimli ya da optik girişimli sensörler de kullanılır; ancak bunları kullanan sismometreler, sadece özel amaçlı oldukları gibi aynı zamanda pahalıdır.
Sismometreler, duyarlı oldukları frekans bölgesine göre ikiye ayrılır. Deprembilimi, periyotları büyük olan sismometreleri kullanılır. Mühendislik çalışmalarındaysa çok daha kısa periyotlara duyarlı sismometreler tercih edilir.
Sismometrelerin dinamik duyarlılıkları oldukça önemlidir. Şiddetli bir deprem sırasında kaydedilen en kuvvetli depremsel sinyalin, en hafif sinyale oranı oldukça fazladır. Bu oran kimi durumlarda yüz kırk katı olabilir. Sismometrenin, bu kadar geniş aralıkta değişen depremsel sinyallere duyarlı olması gerekir. Sismometrelerin mekanik yapıları bu denli geniş aralıklarda doğrusal olarak çalışamadığı için sismometreler elektronik sistemlerle desteklenir. Öte yandan, sismometrenin depremsel sinyalleri, periyotlarından bağımsız olarak yükseltmesi beklenir oysa ki sismometrelerin frekans tepkileri doğrusal değildir. Sismometrelerin frekans tepkileri, sayısal sinyal işleme yöntemleri kullanılarak doğrusallaştırılabilir.
Dinamik genişliğin ve frekans tepkisinin elektronik sistemlere desteklenmesi, sismometrelerin maliyetlerini oldukça arttırır. Bu yüzden, duyarlı ve doğrusal karaktere sahip mekanik sistemlerin geliştirilmesi için araştırmalar yapılmaktadır.
Dünyada halen yüz binlerce sismometre bulunmaktadır. Bu sismometreler, deprem araştırma merkezlerine özel ağlarla bağlıdır. Deprem araştrma merkezleri de kendi aralarında bir ağla birbirlerine bağlıdır. Bu sayede dünyanın herhangi bir yerinde oluşan deprem bilgileri ağ üzerinden tüm deprem merkezlerine ulaşır. Deprem merkezleri ve bu merkezlerin işlettikleri sismometreler, bir karışıklığa yol açmaması için özel olarak kodlanmıştır. Böylece, elde edilen depremsel (sismik) bir verinin dünyanın hangi noktasından geldiği kolaylıkla bulunabilir.
Kandilli Deprem Araştırma Merkezi Türkiye'nin en büyük deprem araştırma merkezidir. Boğaziçi Üniversitesi'ne bağlı bir enstitü olan merkez, uluslararası deprem merkezleri ağına bağlıdır. Merkez, halen onlarca sismometreyi işletmektedir. Türkiye'nin fay hatları üzerinde yoğunlaşan ve yurdun dört bir yanında bulunan sismometreler merkezin kurduğu ağ içinde bulunur. Merkez, sismometrelerle telefon hatları, özel olarak ayrılmış sayısal telefon hatları ya da radyo-linklerle iletişim kurar. Merkez, tüm sismometrelerden gelen bilgileri kaydedip değerlendirir.
Sismometreler olsun, bunların ürettiği sismogramlar olsun güngeçtikçe gelişen deprembiliminin en vazgeçilmez araçlarıdır. Sayısal elektroniğin kullanılması sayesinde sismometrelerin duyarlılıkları ve doğrulukları daha da artmaktadır.

Lehman Sismometresi
Lehman sismometresi, basit yapısı ve ucuz elektronik donanımı sayesinde, amatör deprembilimciler kadar meraklıların da ilgisini çekmektedir. Lehman sismometresinde yapımı zor ve pahalı herhangi bir parça bulunmaz. Bu sayede sismometre, biraz mekanik ve elektronik bilgisi olan kişilerce kolaylıkla yapılabilir. Yapım niteliğine ve ayarlama duyarlılığına göre yüzlerce kilometre ötedeki depremleri algılayabilir Lehman sismometresi. İyi yapılmış bir Lehman sismometresi, şiddeti Richter ölçeğine göre 4.8'den daha büyük depremlere duyarlıdır.
Lehman sismometresinde yatay eksende salınabilen bir sarkaç bulunmaktadır. Bu sarkaç, ağır bir çubuk, bu çubuğa bağlı bir mıknatıs ve mıknatısın yanına yerleştirilmiş bir çift bobinden oluşmaktadır. Deprem sırasında bobin, hemen hemen sabitleşmiş mıknatısa göre hareket eder. Bobin etrafındaki manyetik alanın değişimi, bobinde doğal olarak bir gerilim farkı yaratır. Bobinde oluşan bu gerilim farkı, uygun bir elektronik devreyle yükseltilerek kaydedici ortama aktarılır. Kaydedilmiş sarsıntılar daha sonra deprem hakkında bilgi toplamak amacıyla incelenir.
Ağır çubuğun bir ucu bıçak gibi işlenmiştir. Bu uç, tüm sistemi taşıyan bir iskelenin alt kısmında bulunan bir yer üzerinde durmaktadır. Çubuğun öteki ucuysa, çelik bir telle iskelenin üstüne bağlıdır. Bu bağlantı noktaları aynı düşey düzlem üzerinde bulunmaz. Bu yüzden çubuk, bir sarkaç gibi davranır. Elbette deprem sırasındaki sarsıntılar, bağlantı noktalarındaki sürtünmeler nedeniyle çubuğu da etkiler. Çubuk, sabit durması gerektiği halde bu sürtünmeler yüzünden hareket eder. Çubuğun hareketi, sarkaç karakteri yüzünden, genliği düzenli olarak azalan bir salınımdır. Eğer bu hareket denetim altına alınmazsa, hatalı ölçümler ortaya çıkar. Çubuğun bu hareketi mekanik sistemlerle sönümlendirilebilir. Sönümlendirme, hem yağlı hem de manyetik parçalarla yapılır.
Yağlı sönümlendirme sistemi, kalın madeni yağ, yağın içinde dik duran ve çubuğa bağlı bir metal plakadan oluşur. Yağ, metal plakanın hareketine karşı direnç gösterir. Direnç, plakanın yağ içindeki yüzey alanıyla ortantılıdır. Çubuğun salınımları bu direnç yüzünden çabucak sönümlenir; çubuk denge noktasına kısa bir sürede ulaşır. Yağ seviyesi değiştirilerek sönümlendirme sistemi ayarlanabilir. Sönümleyici sistemi kötü ayarlanmış bir sismometrede, çubuk denge noktasına gelse bile bu noktada sabit kalamayıp aynı yönde ilerlemeyi sürdürür. Çubuğun denge noktasını geçme mesafesine "maksimum aşma" denir. İyi ayarlanmış sönümleme sisteminde maksimum aşma, çubuğun denge noktasına kadar geldiği mesafenin yüzde onunu geçmez.