【儀表網(wǎng) 產(chǎn)品快訊】近日，日本防災科學技術研究所(NIED)、東京大學地震研究所(ERI)和橫河電機株式會社(橫河電機)對用于探測早期海嘯的新研發(fā)的水壓計進行了評估。
水壓計，配有采用MEMS技術的硅諧振壓力傳感器。長度261.5毫米(來源：橫河電機)
雖然因海嘯是罕見的事件很難獲得海嘯的數(shù)據(jù)，但評估檢測到類似海嘯的海平面變化，水壓計預計將被用于實際海嘯的檢測。南海海底地震海嘯觀測網(wǎng)(N-net)將采用此水壓計，觀測地震引發(fā)海嘯所引起的海底水壓波動，從而實現(xiàn)較準確的海嘯探測，以減輕災害帶來的損失。
NIED、ERI和橫河電機已經(jīng)評估了一種配備MEMS硅諧振壓力傳感器的水壓計的有效性，該傳感器用作海底壓力觀測，能夠在發(fā)生地震的重大震動期間獲取準確數(shù)據(jù)。鑒于地震期間發(fā)生的重大地面運動，本次測試旨在確定測量數(shù)據(jù)的采集是否會受到水壓計振動或其姿態(tài)變化的影響。
經(jīng)證實，姿態(tài)變化對水壓計的影響小于傳統(tǒng)水壓計。此外，在重復應用于70 MPa (相當于7,000m水深)的精密測試中，不高于70MPa的0.005%的重復性被證實性能出色。該水壓計采用MEMS技術，因此具有每種產(chǎn)品擁有相同質量的優(yōu)勢。
為了評估水壓計在實際海底環(huán)境中的性能，在日本千葉縣房總半島附近3,436米的深度進行了總計203天的海底觀測。由于海嘯是一種罕見的現(xiàn)象，獲取海嘯觀測數(shù)據(jù)通常很困難。然而，在評估工作中觀察到， 伴隨2022年1月15日湯加火山的爆發(fā)，海平面出現(xiàn)了7厘米的波動。
進一步的數(shù)據(jù)分析還證實，水壓計能夠觀察到相當于海平面變化小于1厘米的壓力變化。確認的靈敏度表明水壓計具有足夠的性能來觀測實際的海嘯。水壓計是日本制造的產(chǎn)品，適用于深海作業(yè)，具有與世界上任何地方制造的尖端儀器相同的靈敏度。
地震海嘯觀測網(wǎng)絡是減少災害風險的基礎設施的一部分，有助于發(fā)展關于災害風險信息和地震海嘯災害風險研究。NIED負責陸地和海底地震海嘯監(jiān)測(MOWLAS)，覆蓋日本所有陸地和海域。從2019年開始，NIED一直在開發(fā)N-net，一種電纜型海底地震海嘯觀測系統(tǒng)。N-net將安裝在南海海槽的震源區(qū)內(nèi)，該震源區(qū)預計會發(fā)生地震，但尚未建立觀測網(wǎng)絡(從高知縣近海到日向灘)。
N-net是一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，可以直接探測地震和海嘯，并將信息可靠地傳輸?shù)疥懙?，從而實現(xiàn)實時觀測。這種新型硅共振水壓計在該系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。NIED、ERI和橫河電機已經(jīng)進行了多次測試，以確保這種水壓計的可靠性，目的是在南海海槽發(fā)生大地震時，盡可能地減輕損失。
據(jù)悉，橫河電機的硅諧振壓力傳感器采用基于單晶硅諧振器諧振頻率隨壓力變化的傳感方法，具有低功耗、緊湊型、高靈敏度、高穩(wěn)定性和高耐壓性的特點。諧振器使用硅半導體制造技術密封在清潔的真空腔中，防止外來顆粒粘附在諧振器上降低其性能。此外，使用石英晶體諧振器的傳感器不會因氣體解吸而導致性能變化，并且可以實現(xiàn)穩(wěn)定的測量。自1991年以來，橫河電機一直在其工業(yè)差壓和壓力變送器中使用這種傳感方法安裝壓力傳感器。
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