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hoch empfindlicher Seismograph |
Blick in Seismik-Raum |
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Wegen der sich in immer wieder häufenden schrecklichen Nachrichten über die verheerenden
Wirkungen von Erdbeben und Tsunami-Auswirkungen,
wurde bei dem HAG-Team das Interesse für dieses Thema bekundet. Nach eingehender Recherche im Internet konnte ein sehr
fruchtbarer Kontakt mit dem Freiburger Erdbeben-Institut und einem Team an
einem Gymnasium in NRW hergestellt werden. Mit Unterstützung und
wertvollen Ratschlägen konnte die Konstruktion eines hoch
empfindlichen
Seismographen und der Bau einer vollautomatischen
Erdbeben-Mess-Registrierstation für weltweite Erdbeben
in Angriff genommen werden. Nach 5-jähriger
Entwicklungszeit läuft die Erdbeben-Mess-Station seit 2000 rund um die
Uhr und registriert seitdem den dynamischen "Pulsschlag" der Erde.
Nach ständiger Weiterentwicklung
und optimierter Elektronik wird heute die
HAG-Erdbeben-Mess-Station als MINT-Ausbildungs-Attraktion für die
Aus- und Weiterbildung von Schülern, Lehrern und Interessierte
erfolgreich genutzt.
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Besuch einer
chinesischen Klasse |
MINT-Förderung für Grundschüler |
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Um eine vollautomatische 24 Stunden-Aufzeichnung zu
ermöglichen wurde vom HAG-Team ein spezielles HAG-Analog-Digitalisierungs-Modul
MeX-8.12 entwickelt. Dabei wird die analogen Daten (4
Messdaten pro Sekunde) nicht mehr von der Endlos-Papieraufzeichnung mit
einem y-t-Schreiber von jeweils 7 Tagen simultan geschrieben, sondern
digitalisiert, auf eine Festplatte gespeichert und simultan auf einen
PC-Monitor visualisiert.
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HAG-MeX-8.12-Analog-Digitalisierungs-Modul |
PC-Aufzeichnung im Hintergrund |
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Probleme mit störenden (schnellen) Erschütterungen
(z.B. Schulgebäude, Verkehr) werden mit einem Filter-Verstärker-System
vermieden, wobei elektronisch diese schnellen Schwingungen
herausgefiltert werden und nur die langsamen Erdbeben-Schwingungen verstärkt
werden.
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Filter-Verstärker-System |
frühere Endlos-Papier-Aufzeichnung |
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Regelmäßig findet die
HAG-Erdbeben-Mess-Station auch bei
besonders verheerenden Erdbeben-Katastrophen große Presse-Resonanz, wobei
die aktuellen HAG-Seismogramme von uns entsprechend dokumentiert und die
Ursachen und Hintergründe allgemeinverständlich erläutert werden.
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Tsunami-Beben-Seismogramm von 2004
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Tsunami-Beben-Monitor-Plot (26.12.2004) |
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Wegen messtechnischer
Probleme können allerdings nur Fernbeben (Epizentrum weiter
als 600 km entfernt) erfasst werden. Da Nahbeben zwar starke
Signale liefern, aber wie alle Beben vor Ort nur kurz dauern (ca.30 bis
240 s), müsste eine sehr komplizierte Mechanik
konzipiert werden. Fernbebensignale aber erfahren durch ihren
langen Laufweg eine zeitliche Dehnung (Dispersion), wodurch zwar am Messort nur ein relativ
schwaches Signal nachgewiesen werden kann, dafür aber die Signal-Erregung
sich bis zu Stunden hinziehen
kann und somit mechanisch und elektronisch einfacher zu registrieren ist.
Der Seismograph besteht aus einem Pendelkörper (Beton-Masse 9,4 kg)
mit einer Schwingungsdauer von ca. T = 20s, wobei ein entsprechendes
Fadenpendel eine Länge von ca.100 m haben müsste. Es wurde dabei das Prinzip
eines schief eingehängten Tores angewandt, das je
nach gewählter Schieflage entsprechend langsam schwingen kann. Das
Pendelsystem muss hier etwa um 1-2 Grad aus der vertikalen Lage gekippt
werden, wobei präzise Feinjustierungs-Einstellungsmöglichkeiten
bei der Konstruktion vorgesehen werden müssen.
Der Pendelkörper ist "schwimmend" in einem starren Alu-Profil-Rahmen gelagert,
so dass die Reibungsverluste minimal sind. Die Signale werden induktiv
in einem Spulen-Magnet-System durch Relativbewegungen zwischen Rahmen
und Pendelsystem erzeugt.
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