틸트미터

Tiltmeter
이 글은 기울기의 동적 측정에 관한 것이다. 정적 측정은 경사계를 참조하십시오.
마우나로아에 있는 틸트미터로, 산의 프로필에서 아주 작은 변화를 측정하여 폭발을 예측하곤 했다.

틸트미터(tiltmeter)는 지상에서나 구조물에서 수직 수준에서 매우 작은 변화를 측정하도록 설계된 민감한 경사계다.[1] 틸트미터는 화산의 감시, 충수에 대한 댐의 반응, 잠재적 산사태의 작은 움직임, 유압 골절의 방향과 부피, 하중과 기초 정착과 같은 다양한 영향에 대한 구조물의 반응에 광범위하게 사용된다. 틸트미터는 순수하게 기계식일 수도 있고 전자 측정을 위해 진동 와이어 또는 전해질 센서를 포함할 수도 있다. 민감한 기기는 한 호 초 정도의 변화를 감지할 수 있다.

틸트미터는 지진계의 역사와 다소 평행한 긴 역사를 가지고 있다. 최초의 틸트미터는 긴 길이 고정 진자였다. 이것들은 최초의 대형 콘크리트 댐에서 사용되었고, 레이저 반사기와 같은 새로운 기술로 증강되어 오늘날에도 여전히 사용되고 있다. 화산감시 등 다른 용도로 사용됐지만 길이와 기류에 대한 민감도 등 뚜렷한 단점이 있다. 댐에서도 현대식 전자 틸트미터로 서서히 대체되고 있다.

그 후 화산 및 지구 이동 모니터링은 수관, 긴 기준선 기울기계를 사용했다.[2] 1919년 유명한 물리학자 앨버트 A. Michelson은 온도 섭동에 대한 높은 민감도와 내성을 얻기 위한 가장 유리한 배열은 매립 반 채운 수도관에 물에 의해 정의된 등전위 표면을 사용하는 것이라고 언급했다.[3] 이것은 물을 가득 실은 긴 관으로 연결된 두 개의 물솥의 간단한 배열이었다. 기울기 변화는 다른 항아리에 비해 한 항아리의 채우기 표시 차이에 의해 등록될 것이다. 지구과학 연구에 전 세계적으로 광범위하게 사용되었지만, 그것들은 작동하기 꽤 어려운 것으로 증명되었다. 예를 들어, 온도 차이에 대한 높은 민감도 때문에, 이것들은 항상 한밤중에 읽어야 한다.

다른 모든 형태의 틸트미터를 천천히 대체하고 있는 현대식 전자 틸트미터는 일반적인 목수 수준에서 사용되는 간단한 기포 수준 원리를 사용한다.[4] 그림에서 보듯이, 전극의 배열은 전해액에서 거품의 정확한 위치를 높은 정밀도로 감지한다. 수준의 작은 변화는 표준 Datalogger를 사용하여 기록한다. 이 배열은 온도에 상당히 둔감하며 내장된 열전자를 사용하여 충분히 보상할 수 있다.[5]

신형 기술은 마이크로전자기계시스템(MEMS) 센서를 활용해 틸트 각도 측정 작업을 단일 축과 듀얼 축 모드에서 모두 편리하게 수행할 수 있다. 초정밀 2축 MEMS 구동 디지털 경사계/틸트미터는 신속한 각도 측정 어플리케이션을 위해 사용할 수 있으며 표면 프로파일링은 1 아크 초의 매우 높은 분해능과 정확도가 요구된다. 2축 MEMS 구동 경사계/틸트미터는 디지털 보정 및 비선형성 및 작동 온도 변동에 대해 정밀하게 보정할 수 있어 보다 넓은 각도 측정 범위와 보다 넓은 작동 온도 범위에서 높은 각도 정확도와 안정성 성능을 얻을 수 있다. 또한, 판독치의 디지털 표시는 멀리 떨어져 있는 전통적인 '거품' 바이알을 볼 때의 경험으로서 시차 오류를 효과적으로 방지할 수 있다.

틸트미터의 가장 극적인 적용은 화산 폭발 예측 지역에 있다.[6] USGS의 이 그림에서 보듯이 하와이(Kilauea)의 주 화산은 본실에 마그마를 채운 다음 측면 환기구로 배출하는 습성이 있었다. 그래프는 이러한 반복적인 행동을 보여주는데, 주 챔버가 부풀어 오르고(틸트미터에 의해 기록), 챔버가 배출되고, 이어 인접한 벤트가 분출되는 패턴이다. 그래프의 기울기 정점에 있는 각 숫자는 기록된 분출이다.

갤러리

참고 항목

참조

  1. ^ 현장 성능 모니터링을 위한 John Dunnicliff Geotechnical 계측기 Wiley-IEEE, 1993 ISBN0-471-00546-0, 페이지 216–219
  2. ^ "How We Monitor Volcanoes". Volcanoes.usgs.gov. 2008-08-13. Retrieved 2014-05-30.
  3. ^ "What is a Tiltmeter?". www.wisegeek.com. 2014-05-30. Retrieved 2014-05-30.
  4. ^ [1] 2006년 8월 25일 웨이백머신에 보관
  5. ^ [2]
  6. ^ "How We Monitor Volcanoes". Volcanoes.usgs.gov. 2008-08-13. Retrieved 2014-02-05.