地震计机械摆结构分析与优化设计

邱忠超 李立新 陈逊 于江 张瑞蕾

摘 要：机械摆的固有频率是影响差容式地震计低频响应的关键因素。为了降低差容式地震计机械摆的固有频率，提出一种新型十字簧片的机械摆结构，采用ANSYS对新型机械摆结构进行静态结构分析与模态分析，研制地震计实物并进行性能测试。结果表明，优化后的机械摆固有频率由5.3 Hz降低为4.4 Hz，降低了17%，实现了降低固有频率的目的。

关键词：地震计;差容式;机械摆;十字簧片;有限元分析

0 引言

地震是一种严重危害人们生命安全和国民经济发展的突发性自然灾害，当地震发生时，强烈的地面震动及伴生的地面裂缝会使各类建筑物倒塌和损坏，并造成设备和设施损坏。为减少地震灾害所造成的损失，需要对地震信息进行采集与分析研究。地震计可以实时采集大量的地震信息，在地震预报和地震灾后监测中发挥了重要作用[1]。不同类型的地震计能记录距离不同、强度不同的地震。差容式地震计是一种高分辨率、宽频带的地震计，其发展方向是具有更宽的频带范围。对于差容式地震计而言，机械摆的固有频率越低，地震计低频响应越好。然而，传统的参数优化方法无法有效降低机械摆的固有频率，因此通过拓扑优化机械摆结构降低固有频率，从而获得更好的低频响应，是获得高性能差容式地震计的一种有效途径[2-3]。

1 差容式地震计工作原理

对于现代地震测量广泛使用的地震计而言，力反馈环节是其电路中必不可少的一部分。……