NCU Seismology Project

地震學震測實驗報告

SmartSolo 節點式地震儀實務觀測與資料分析

探索實驗歷程

1. 實驗過程 Experimental Process

實驗地點與背景

  • 地點:科學館前方草地
  • 指導老師:中央大學郭炫佑教授
  • 目標:學習地震儀的操作、安裝以及初步數據獲取

執行步驟

  1. 儀器介紹與檢查:了解 SmartSolo 節點式地震儀的構造與原理。
  2. 場址選擇與布置:選定觀測點,進行儀器的佈放,對準方位(中心氣泡與向北)。
  3. 數據採集:開啟觀測,為期約 30 分鐘。
  4. 儀器回收:觀測結束後回收並導出數據。

實驗期間伴隨有校園交通(如汽車行經聲),背景環境噪音在最終的波形中亦有所體現。

實驗佈設
實驗紀錄 1 實驗紀錄 2 實驗紀錄 3

2. 儀器介紹 Instrument Introduction

SmartSolo地震儀

本次實地測試與觀測中所使用的核心設備為 SmartSolo 節點式地震儀

儀器核心特徵

🔌
一體化設計:集感測器、記錄器、電池與高精度時鐘於一身。
📡
高靈敏度:可偵測極微弱的地面動量變化,如輕微的汽車行進振動。
佈設效率高:不需拉線,單人即可完成大範圍測點設置,適用於多種地形環境。

3. 資料分析與繪圖 Data Analysis

我們獲得了 SAC 數據檔案,並利用 ObsPy 進行資料分析與圖像化處理。資料包含時間域(Time Domain)的波形特徵以及頻率域(Frequency Domain)的能量分佈。

多測站地震波形圖分析 (時間域 - Custom)

Seismic Waveform Plot Custom

特徵觀察:30 分鐘內明顯觀察到多個密集且離散的「突發事件」。結合布設情境,這代表著高度活躍且具週期性的人為活動序列。

學生跳躍實測 (Jumping Test):一群學生圍繞在地震儀旁邊集體大跳,留下了極度巨大且清晰的振幅突波。這成功驗證了儀器捕捉微小至巨大震動的能力。

時序與頻譜對照圖分析 (頻率域)

Seismic Spectrogram Plot

頻譜特性:每次振幅放大的事件,頻譜圖就會同步出現垂直亮帶。這些亮帶頻率範圍極寬(至 40~50 Hz),是典型近地表局部震動(如車輛駛過)的頻率特徵。

原始地震波形紀錄 (時間域 - Raw)

Seismic Waveform Plot

波形檢視:連續的背景微震紀錄,清晰呈現出實驗場址周遭固有的校園環境背景雜訊,可與突發的人為事件進行基底振幅的對比與參照。

地震訊號綜合分析與統計

Seismic Analysis Plot

資料整合:透過對觀測訊號的進一步數值統計與波形特徵分析,更全面地描繪出觀測時間內波動能量在不同頻段與時間點的消長關係。

4. 心得感想 Thoughts and Feelings

專業成長

在郭教授帶領下,我們深入理解了地震儀操作細節。雖然蒐集到的訊號相對微弱,但也讓我意識到環境背景噪音對震測結果的顯著影響,體會到觀測環境選擇的重要性。

未來展望

這次的實驗經歷是學術理論與設備應用的鏈結。無論是日後從事野外勘測、场址強度偵測或工程震測相關工作,實務操作的基礎都將大幅提升我的能力。

結語

感謝教授的細心引導,讓我們走完整個地震研究的初步流程,這次課程不只學到了知識,更是對於測量科學有了一次紮實的體悟。