CN113240993B - 一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法，简易手推振动台(1)为台面施加模拟地震动；弹簧钢片‑质量球组件(2)和台面加速度传感器(3)固定于简易手推振动台(1)的台面；加速度信号采集仪(4)的信号输入端分别电性连接于各个加速度传感器和台面加速度传感器(3)，信号输出端电性连接于地震反应谱展示组件(5)。本发明由手动推拉产生台面振动，由一个加速度传感器记录台面加速度，同时采集不同高度弹簧钢片‑质量球体系中加速度传感器的加速度峰值，并在展示软件中，在周期‑加速度峰值坐标系中对应周期位置画出柱状图，由此得到实测的反应谱曲线，直观展示地震加速度反应谱的由来、性质和影响因素。

Description

一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法

技术领域

本发明涉及地震展示模型，尤其是一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法。

背景技术

随着经济发展，社会财富日益累积，破坏性地震可能给社会带来的损失越来越大，土木工程的抗震性能日益得到土木工程行业以及全社会的重视。对于土木工程专业的大学生以及从业者，掌握系统全面的土木工程抗震知识、理解和掌握正确的结构抗震概念，对其进行合理安全的工程抗震设计，以及正确规范的抗震措施施工都具有不可替代的关键作用。同时对于社会公众，了解土木工程的地震反应和抗震设计基本思路，也有助于其了解正确的防震减灾方法，重视工程和建筑的抗震安全，从而提高全社会的防震减灾能力。

地震加速度反应谱是目前土木工程抗震理论中的重要概念和关键技术，广泛应用于国内外结构抗震设计和评估中。系统学习并理解掌握地震加速度反应谱的概念、理论和操作方法，成为土木工程专业学生和土木工程从业人员必不可少的学习内容和技术技能之一。然而对于相当一部分初次接触地震加速度反应谱的专业学生和从业人员来说，反应谱理论相对较为抽象，学习和掌握起来较为费力。为促进专业学生或从业人员对反应谱的学习和理解，本发明人提出了地震加速度反应谱展示模型，通过一系列内置加速度传感器的弹簧钢片-质量球固定在简易振动台上，通过手动施加模拟地震震动，由加速度传感器获取各个质量球的振动加速度，并通过电脑软件，利用加速度记录和弹簧钢片-质量球的振动周期，将实测得到的加速度反应谱实时显示出来，由此通过生动、直观的反应谱展示系统，将实际测到的反应谱实时展示出来，帮助专业学生或从业人员直观地看到反应谱的基本原理、影响因素和表现形式，并从概念和机理层面灵活地掌握反应谱理论，为土木工程专业的抗震教学提供有益帮助。

上述展示模型中，连接弹簧钢片，并内置加速度传感器的质量球成为这套展示模型的关键环节，最直接的方法是制作球形外壳，使用钢材加工配重块，将配重块、加速度传感器一并固定在外壳内部。然而实际操作中，上述方法存在一些不足：

不足1、钢材加工的配重块存在加工精度与塑料外壳的匹配问题。若配重块过大，难以放入塑料外壳中，若过小，则因存在空隙而在模型振动时出现松动，影响展示效果。

不足2、配重质量固定，不可调整。

不足3、钢材加工配重块也存在成本相对较高，加工周期长的问题。

不足4、模型使用的MEMS传感器为裸露的微小电路板，置于质量球内。该传感器除了可用于反应谱展示外，同样可用于其他模型的教学振动数据测量。但由于电路板本身缺乏保护，单独使用容易出现短路或导线损坏，因此将传感器单独置于球壳内，其利用率和整个展示模型的灵活性都受到限制。

发明内容

本发明是为了解决目前缺少展示地震加速度反应谱机理的模型这一技术问题，而提供一种地震加速度反应谱展示模型及操作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种地震加速度反应谱展示模型，包括有简易手推振动台1、包含加速度传感器的弹簧钢片-质量球组件2、台面加速度传感器3、加速度信号采集仪4和地震反应谱展示组件5；其中，

简易手推振动台1可用手水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动；

弹簧钢片-质量球组件2包括有若干个高度不同的弹簧钢片-质量球201，弹簧钢片-质量球201竖直状间隔固定于简易手推振动台1的台面；

台面加速度传感器3固定于简易手推振动台1的一角处；

加速度信号采集仪4固定于简易手推振动台1的另一角处，加速度信号采集仪4包括有信号输入端和信号输出端，信号输入端分别电性连接于弹簧钢片-质量球组件2的各个加速度传感器和台面加速度传感器3；信号输出端电性连接于地震反应谱展示组件5。

一种地震加速度反应谱展示模型的操作方法，包括有以下步骤：

步骤a、预先通过合理选取弹簧钢片A11的高度、厚度和质量球的质量，使若干个弹簧钢片-质量球201的周期在预期展示的周期区段等间距分布；然后组装弹簧钢片-质量球201并安装于振动台面6上；

步骤b、将台面加速度传感器3以及若干弹簧钢片-质量球201的MEMS传感器A9，依据自振周期，由短至长依次接入加速度信号采集仪4，使地震反应谱展示组件5中展示加速度柱状图表的横坐标轴由左至右的柱状图依次对应各个MEMS传感器A9的信号通道；

步骤c、给地震反应谱展示组件5的地震反应谱计算-展示软件下达展示指令后，展示人员用手随机反复推拉简易手推振动台1的拉手8，以此作为振动台面6的模拟地震输入；

步骤d、台面加速度传感器3记录振动台面6的振动加速度信号，若干弹簧钢片-质量球201在模拟振动作用下进行受迫振动，其中的MEMS传感器A9记录该弹簧钢片-质量球的振动加速度信号，所有加速度信号通过加速度信号采集仪4传至地震反应谱展示组件5的电脑端。

步骤e、地震反应谱计算-展示软件实时读取加速度信号，并由程序计算各个通道加速度绝对值的最大值，并以加速度柱状图表的形式实时展示在电脑端的显示屏上。

本发明和现有技术相比，其优点在于：

优点1：通过地震加速度反应谱展示模型，生动、直观的将实际测到的反应谱实时展示出来，能够帮助专业学生或从业人员直观地看到反应谱的基本原理、影响因素和表现形式，并从概念和机理层面灵活地掌握反应谱理论，为土木工程专业的抗震教学提供有益帮助。

优点2：对于社会公众而言，虽然反应谱的理论过于抽象，且并不与公众防震减灾直接相关，但通过地震加速度反应谱展示模型观察并了解不同结构的不同振动周期、结构受迫振动中的共振现象，有助于公众了解土木工程的地震反应和抗震设计，进而有助于普及科学防震减灾的思路，增强社会防灾能力。

优点3：配重胶泥A4填入配重胶泥腔A204中作为配重，由于配重胶泥A4的可塑性，能与配重胶泥腔A204完美粘结，不存在不匹配的问题。

优点4：配重胶泥A4的用量可调整，从而实现弹簧钢片-质量球201球体质量可调，进而可根据展示需要，调整弹簧钢片-质量球201的自振周期。

优点5：相比钢块配重，配重胶泥A4配重的成本明显下降。

优点6：为MEMS传感器A9单独设置的传感器上外壳A7和传感器下外壳A8，同时保护了MEMS传感器A9和导线A10，使MEMS传感器A9既可以放在弹簧钢片-质量球201球体中使用，也可拆卸下来单独使用，增强了传感器的利用率和展示模型的使用灵活性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的地震加速度反应谱展示模型结构示意图；

图2为本发明的简易手推振动台1结构示意图1；

图3为本发明的简易手推振动台1结构示意图2；

图4为本发明的弹簧钢片-质量球201整体结构示意图1；

图5为本发明的弹簧钢片-质量球201整体结构示意图2；

图6为本发明的前侧球壳A1结构示意图；

图7为本发明的后侧球壳A2结构示意图；

图8为本发明的MEMS传感器组件A3结构示意图；

图9为本发明的传感器上外壳A7结构示意图；

图10为本发明的传感器下外壳A8结构示意图；

图11为本发明的弹簧钢片-质量球201与振动台面6安装结构示意图；

图12为本发明的地震反应谱计算-展示软件局部的操作界面1；

图13为本发明的地震反应谱计算-展示软件局部的操作界面2；

图14为本发明的地震反应谱计算-展示软件的加速度柱状图表示意图。

附图标记说明：简易手推振动台1、弹簧钢片-质量球组件2、台面加速度传感器3、加速度信号采集仪4、地震反应谱展示组件5、振动台面6、振动台底板7、振动台面把手8、支撑架9、滑块10、滑轴11、弹簧钢片-质量球201、前侧球壳A1、后侧球壳A2、MEMS传感器组件A3、配重胶泥A4、螺杆A5、螺母A6、传感器上外壳A7、传感器下外壳A8、MEMS传感器A9和导线A10。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施例，然而应当理解，本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

一种地震加速度反应谱展示模型，包括有简易手推振动台1、包含加速度传感器的弹簧钢片-质量球组件2、台面加速度传感器3、加速度信号采集仪4和地震反应谱展示组件5。

简易手推振动台1可用手水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动。

弹簧钢片-质量球组件2包括有若干个高度不同的弹簧钢片-质量球201，弹簧钢片-质量球201竖直状间隔固定于简易手推振动台1的台面。

台面加速度传感器3固定于简易手推振动台1的一角处。

加速度信号采集仪4固定于简易手推振动台1的另一角处，加速度信号采集仪4包括有信号输入端和信号输出端，信号输入端分别电性连接于弹簧钢片-质量球组件2的各个加速度传感器和台面加速度传感器3；信号输出端电性连接于地震反应谱展示组件5。

简易手推振动台1包括有一振动台面6、一振动台底板7、四个支撑架9、四个滑块10和两根滑轴11。

振动台面6为长方形铝合金板，其上均匀布置双向等距离的螺钉孔601，用于固定弹簧钢片-质量球组件2，在振动台面6的下表面沿长边的两侧，分别与带有滑孔的滑块10固定。

振动台底板7为长方形铝合金板，其上表面四角处安装有带有固定孔的支撑架9；

振动台面6和振动台底板7对齐后，两根滑轴11依次穿过外侧支撑架9的固定孔、中部滑块10的滑孔和内侧支撑架9的固定孔；通过滑块10和滑轴11的配合使用，振动台面6在振动台底板7上部水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动。

振动台面6的短边一侧设置有一振动台面把手8，可用手水平往复推拉振动台面6，为台面施加模拟地震震动。

弹簧钢片-质量球201，包括一前侧球壳A1和一后侧球壳A2，前侧球壳A1和后侧球壳A2的内部呈空腔式结构，两者组合成一体式圆球；前侧球壳A1和后侧球壳A2的内部设置有MEMS传感器组件A3和配重胶泥A4。

前侧球壳A1的内部设置有多条横向分隔板A201和多条竖向分隔板A202，且横向分隔板A201和竖向分隔板A202将前侧球壳A1的内部分割成若干个腔体，腔体包括有位于顶部的一个MEMS传感器组件腔A203和位于底部的若干个配重胶泥腔A204，其中，MEMS传感器组件腔A203用于放置MEMS传感器组件A3，配重胶泥腔A204用于放置配重胶泥A4。

横向分隔板A201和竖向分隔板A202的交汇处，设置有贯穿于前侧球壳A1的螺杆孔A205。

MEMS传感器组件A3包括有传感器上外壳A7、传感器下外壳A8、MEMS传感器A9和导线A10；其中，传感器上外壳A7为半球状，且其内部设置有上凹槽；传感器下外壳A8为平板状，且其内部设置有下凹槽；MEMS传感器A9和导线A10电性连接后，放置于传感器下外壳A8的下凹槽中，传感器上外壳A7覆盖于传感器下外壳A8上，并使得MEMS传感器A9位于下凹槽和上凹槽构成的腔体中。导线A10将MEMS传感器A9连接至加速度信号采集仪4。

传感器下外壳A8的四角设置有螺纹孔A801，前侧球壳A1和后侧球壳A2的顶部设置有与螺纹孔A801位置相对应的通孔A206。

弹簧钢片-质量球201还包括有螺杆A5和螺母A6；螺杆A5整体伸入前侧球壳A1和后侧球壳A2的螺杆孔A205中，并通过螺母A6将前侧球壳A1和后侧球壳A2的锁紧固定。前侧球壳A1和后侧球壳A2的构造略微不同，前侧球壳A1设置有暗装导线A10的导线槽A101，螺杆孔A205的外侧为圆形；后侧球壳A2没有导线槽，螺杆孔A205的外侧为六边形，用于固定螺母A6。

弹簧钢片-质量球201还包括有一弹簧钢片A11；弹簧钢片A11的顶部设置有两个螺纹孔，且两个螺纹孔的间距等于螺杆孔A205的间距；弹簧钢片A11的顶部伸入前侧球壳A1和后侧球壳A2之间，螺杆A5整体伸入前侧球壳A1的螺杆孔A205、弹簧钢片A11的螺纹孔和后侧球壳A2的螺杆孔A205中，并通过螺母A6将前侧球壳A1、弹簧钢片A11和后侧球壳A2的锁紧固定。

弹簧钢片-质量球201还包括有一折页13，弹簧钢片A11的底端通过两颗固定螺钉12与折页13的竖直段固定，折页13的水平段通过螺钉与振动台面6固定。

台面加速度传感器3和MEMS传感器A9的型号均为MPU6050。MEMS传感器A9体积不足一枚1毛硬币大小，模块厚度2mm。

加速度信号采集仪4采用3个USB转4路TTL串口模块以及一个1转4路的usb集线器模块电性连接组装而成，USB转4路TTL串口模块的芯片型号为FT4232HL。

地震反应谱展示组件5包括有电脑端及安装于电脑端的地震反应谱计算-展示软件；地震反应谱计算-展示软件展示加速度柱状图表，加速度柱状图表中，横坐标轴为弹簧钢片-质量球201的自振周期，纵坐标轴为弹簧钢片-质量球201的加速度，各个柱状图对应各个弹簧钢片-质量球201的振动加速度绝对值的最大值。

本发明的模型的各个部件的尺寸可以根据实际情况自行选择，但部件尺寸的比例关系须满足前述规定。

一种地震加速度反应谱展示模型的操作方法，包括有以下步骤：

步骤a、预先通过合理选取弹簧钢片A11的高度、厚度和质量球的质量，使若干个弹簧钢片-质量球201的周期在预期展示的周期区段等间距分布（即在加速度柱状图表的横轴上均匀分布）；然后组装弹簧钢片-质量球201并安装于振动台面6上（本实施例为8个）。

组装弹簧钢片-质量球201并安装于振动台面6上的方法为，包括以下步骤：

步骤1：首先将MEMS传感器A9和导线A10电性连接后，放置于传感器下外壳A8的下凹槽中，传感器上外壳A7覆盖于传感器下外壳A8上，并使得MEMS传感器A9位于下凹槽和上凹槽构成的腔体中。传感器上外壳A7和传感器下外壳A8通过外周的多个小螺丝固定在一起，MEMS传感器A9由传感器上外壳A7底部的四个角和传感器下外壳A8对应位置的四个角卡合压紧夹在中间固定，使得MEMS传感器A9不会出现移动问题。导线A10通过传感器上外壳A7和传感器下外壳A8的线槽伸出，并由线槽两侧的螺丝拧紧后，被线槽卡紧，不会出现轻微外力导致导线与传感器连接中断。完成MEMS传感器组件A3的组装。

步骤2：按照质量球所需要的质量，在前侧球壳A1和后侧球壳A2的配重胶泥腔A204内放置适量的配重胶泥A4，配重胶泥A4为橡皮泥。

步骤3：将MEMS传感器组件A3先放置于前侧球壳A1的MEMS传感器组件腔A203中，传感器下外壳A8的螺纹孔A801与前侧球壳A1的通孔A206对齐后，通过螺丝将MEMS传感器组件A3的一侧固定于前侧球壳A1内部。导线A10通过前侧球壳A1的线槽伸出质量球，与加速度信号采集仪4相连。

步骤4：将弹簧钢片A11放在前侧球壳A1和后侧球壳A2之间，弹簧钢片A11的螺纹孔与前侧球壳A1和后侧球壳A2的螺杆孔A205对好A前侧球壳A1和后侧球壳A2的中间各设置了一个凹槽，用来放置弹簧钢片A11，弹簧钢片A11的顶部伸入前侧球壳A1和后侧球壳A2之间，螺杆A5整体伸入前侧球壳A1的螺杆孔A205、弹簧钢片A11的螺纹孔和后侧球壳A2的螺杆孔A205中，并通过螺母A6将前侧球壳A1、弹簧钢片A11和后侧球壳A2锁紧固定。

步骤5：通过螺丝将MEMS传感器组件A3的另一侧固定于后侧球壳A2的内部（从后侧球壳A2顶部的2个通孔A206安装螺丝，将螺丝旋入传感器下外壳A8的螺纹孔A801即可）。

步骤6：弹簧钢片A11的底端通过两颗固定螺钉12与折页13的竖直段固定，折页13的水平段通过螺钉与振动台面6固定。

步骤b、将台面加速度传感器3以及若干弹簧钢片-质量球201的MEMS传感器A9，依据自振周期，由短至长依次接入加速度信号采集仪4，使地震反应谱展示组件5中展示加速度柱状图表的横坐标轴由左至右的柱状图依次对应各个MEMS传感器A9的信号通道。

步骤c、给地震反应谱展示组件5的地震反应谱计算-展示软件下达展示指令后，展示人员用手随机反复推拉简易手推振动台1的拉手8，以此作为振动台面6的模拟地震输入；

步骤d、台面加速度传感器3记录振动台面6的振动加速度信号，若干弹簧钢片-质量球201在模拟振动作用下进行受迫振动，其中的MEMS传感器A9记录该弹簧钢片-质量球的振动加速度信号，所有加速度信号通过加速度信号采集仪4传至地震反应谱展示组件5的电脑端。

步骤e、地震反应谱计算-展示软件实时读取加速度信号，并由程序计算各个通道（台面通道或各个质量球-弹簧钢片通道）加速度绝对值的最大值，并以加速度柱状图表的形式实时展示在电脑端的显示屏上。

地震反应谱计算-展示软件局部的操作界面，操作界面中，为台面加速度传感器3，以及若干若干弹簧钢片-质量球201内的MEMS传感器A9的设定,包括自振周期、阻尼比、信号在电脑的端口号以及是否进行加速度时程数据的记录。

本发明地震加速度反应谱展示模型的作用包括：

一、面对专业人员展示：

a、由讲解人员施加振动，学习者观察质量不同球-弹簧钢片的振动情况，同时对照观察展示软件上柱状图的实时变化，了解地震加速度反应谱的由来（不同自振周期质量球的加速度反应峰值）、主要影响因素（地震动激励的频谱特性和加速度峰值）和局限性（仅能反映最大值，无法反映持续时间和频次）。

b、由学习者施加振动，观察不同振动下质量球的振动反应和柱状图的变化情况，如：

1、快速往复施加高频振动，较短的质量球振动较为剧烈，而较长质量球振幅不大，展示软件中短周期对应的加速度柱状图幅值较大，长周期幅值较小；

2、慢速往复施加低频振动，较长的质量球振动较为剧烈，而较端质量球振幅不大，展示软件中长周期对应的加速度柱状图幅值较大，短周期幅值较小；

3、以近似的频率，使用较小力量施加振动，与使用较大力量施加振动，对比质量球的振动幅度和反应谱柱状图的幅值变化。

上述操作具有结果实测性、互动性和实时反馈的特点，可帮助学习者灵活快速地掌握地震加速度反应谱的机理和特点。

二、面对公众科普展示：

1、可由讲解员或参与者施加振动，观察不同质量球的振动情况和反应谱柱状图的变化，从而了解结构共振以及地震对不同周期结构的影响差异。

b、讲解员进而可向参观者介绍土木工程抗震设计的基本方法：由已知的地震加速度反应谱和结构振动周期的估计值，给出预期的结构地震作用，从而进行抗震设计。由此向公众传达“土木工程抗震是目前最有效的防震减灾手段之一”这一防灾理念，增强社会的科学防灾知识水平。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (7)

1.一种地震加速度反应谱展示模型，其特征在于，包括有简易手推振动台（1）、包含加速度传感器的弹簧钢片-质量球组件（2）、台面加速度传感器（3）、加速度信号采集仪（4）和地震反应谱展示组件（5）；其中，

所述简易手推振动台（1）可用手水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动；

所述弹簧钢片-质量球组件（2）包括有若干个高度不同的弹簧钢片-质量球（201），所述弹簧钢片-质量球（201）竖直状间隔固定于所述简易手推振动台（1）的台面；

所述台面加速度传感器（3）固定于所述简易手推振动台（1）的一角处；

所述加速度信号采集仪（4）固定于所述简易手推振动台（1）的另一角处，所述加速度信号采集仪（4）包括有信号输入端和信号输出端，所述信号输入端分别电性连接于所述弹簧钢片-质量球组件（2）的各个加速度传感器和所述台面加速度传感器（3）；所述信号输出端电性连接于地震反应谱展示组件（5）；

所述弹簧钢片-质量球（201）包括一前侧球壳（A1）和一后侧球壳（A2），所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）的内部呈空腔式结构，两者组合成一体式圆球；所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）的内部设置有MEMS传感器组件（A3）和配重胶泥（A4）；

所述前侧球壳（A1）的内部设置有多条横向分隔板（A201）和多条竖向分隔板（A202），且横向分隔板（A201）和竖向分隔板（A202）将前侧球壳（A1）的内部分割成若干个腔体，所述腔体包括有位于顶部的一个MEMS传感器组件腔（A203）和位于底部的若干个配重胶泥腔（A204），其中，MEMS传感器组件腔（A203）用于放置MEMS传感器组件（A3），配重胶泥腔（A204）用于放置配重胶泥（A4）；横向分隔板（A201）和竖向分隔板（A202）的交汇处，设置有贯穿于所述前侧球壳（A1）的螺杆孔（A205）；

弹簧钢片-质量球（201）还包括有螺杆（A5）和螺母（A6）；所述螺杆（A5）整体伸入所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）的螺杆孔（A205）中，并通过螺母（A6）将所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）锁紧固定；

弹簧钢片-质量球（201）还包括有一弹簧钢片（A11）和一折页（13），所述弹簧钢片（A11）的底端通过两颗固定螺钉（12）与所述折页（13）的竖直段固定，所述折页（13）的水平段通过螺钉与振动台面（6）固定。

2.根据权利要求1所述的地震加速度反应谱展示模型，其特征在于：所述简易手推振动台（1）包括有一振动台面（6）、一振动台底板（7）、四个支撑架（9）、四个滑块（10）和两根滑轴（11）；其中，

所述振动台面（6）为长方形铝合金板，其上均匀布置双向等距离的螺钉孔（601），用于固定弹簧钢片-质量球组件（2），在振动台面（6）的下表面沿长边的两侧，分别与带有滑孔的滑块（10）固定；

所述振动台底板（7）为长方形铝合金板，其上表面四角处安装有带有固定孔的支撑架（9）；

所述振动台面（6）和所述振动台底板（7）对齐后，两根滑轴（11）依次穿过外侧支撑架（9）的固定孔、中部滑块（10）的滑孔和内侧支撑架（9）的固定孔；通过滑块（10）和滑轴（11）的配合使用，所述振动台面（6）在所述振动台底板（7）上部水平往复推拉，为台面施加模拟地震震动；

所述振动台面（6）的短边一侧设置有一振动台面把手（8），可用手水平往复推拉振动台面（6），为台面施加模拟地震震动。

3.根据权利要求1所述的地震加速度反应谱展示模型，其特征在于：所述MEMS传感器组件（A3）包括有传感器上外壳（A7）、传感器下外壳（A8）、MEMS传感器（A9）和导线（A10）；其中，传感器上外壳（A7）为半球状，且其内部设置有上凹槽；传感器下外壳（A8）为平板状，且其内部设置有下凹槽；所述MEMS传感器（A9）和导线（A10）电性连接后，放置于传感器下外壳（A8）的下凹槽中，所述传感器上外壳（A7）覆盖于传感器下外壳（A8）上，并使得所述MEMS传感器（A9）位于下凹槽和上凹槽构成的腔体中；所述导线（A10）将MEMS传感器（A9）连接至加速度信号采集仪（4）；所述传感器下外壳（A8）的四角设置有螺纹孔（A801），所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）的顶部设置有与螺纹孔（A801）位置相对应的通孔（A206）。

4.根据权利要求1所述的地震加速度反应谱展示模型，其特征在于：所述弹簧钢片（A11）的顶部设置有两个螺纹孔，且两个螺纹孔的间距等于螺杆孔（A205）的间距；所述弹簧钢片（A11）的顶部伸入所述前侧球壳（A1）和所述后侧球壳（A2）之间，所述螺杆（A5）整体伸入所述前侧球壳（A1）的螺杆孔（A205）、所述弹簧钢片（A11）的螺纹孔和所述后侧球壳（A2）的螺杆孔（A205）中，并通过螺母（A6）将所述前侧球壳（A1）、所述弹簧钢片（A11）和所述后侧球壳（A2）锁紧固定。

5.根据权利要求1所述的地震加速度反应谱展示模型，其特征在于：所述地震反应谱展示组件（5）包括有电脑端及安装于电脑端的地震反应谱计算-展示软件；地震反应谱计算-展示软件展示加速度柱状图表，加速度柱状图表中，横坐标轴为弹簧钢片-质量球（201）的自振周期，纵坐标轴为弹簧钢片-质量球（201）的加速度，各个柱状图对应各个弹簧钢片-质量球（201）的振动加速度绝对值的最大值。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的地震加速度反应谱展示模型的操作方法，其特征在于：包括有以下步骤：

步骤a、预先通过合理选取弹簧钢片（A11）的高度、厚度和质量球的质量，使若干个弹簧钢片-质量球（201）的周期在预期展示的周期区段等间距分布；然后组装弹簧钢片-质量球（201）并安装于振动台面（6）上；

步骤b、将台面加速度传感器（3）以及若干弹簧钢片-质量球（201）的MEMS传感器（A9），依据自振周期，由短至长依次接入加速度信号采集仪（4），使地震反应谱展示组件（5）中展示加速度柱状图表的横坐标轴由左至右的柱状图依次对应各个MEMS传感器（A9）的信号通道；

步骤c、给地震反应谱展示组件（5）的地震反应谱计算-展示软件下达展示指令后，展示人员用手随机反复推拉振动台面把手（8），以此作为振动台面（6）的模拟地震输入；

步骤d、台面加速度传感器（3）记录振动台面（6）的振动加速度信号，若干弹簧钢片-质量球（201）在模拟振动作用下进行受迫振动，其中的MEMS传感器（A9）记录该弹簧钢片-质量球的振动加速度信号，所有加速度信号通过加速度信号采集仪（4）传至地震反应谱展示组件（5）的电脑端；

步骤e、地震反应谱计算-展示软件实时读取加速度信号，并由程序计算各个通道加速度绝对值的最大值，并以加速度柱状图表的形式实时展示在电脑端的显示屏上。

7.根据权利要求6所述的地震加速度反应谱展示模型的操作方法，其特征在于：组装弹簧钢片-质量球（201）并安装于振动台面（6）上的方法，包括以下步骤：

步骤1：首先将MEMS传感器（A9）和导线（A10）电性连接后，放置于传感器下外壳（A8）的下凹槽中，传感器上外壳（A7）覆盖于传感器下外壳（A8）上，并使得MEMS传感器（A9）位于下凹槽和上凹槽构成的腔体中；传感器上外壳（A7）和传感器下外壳（A8）通过外周的多个小螺丝固定在一起，MEMS传感器（A9）由传感器上外壳（A7）底部的四个角和传感器下外壳（A8）对应位置的四个角卡合压紧夹在中间固定，使得MEMS传感器（A9）不会出现移动问题；导线（A10）通过传感器上外壳（A7）和传感器下外壳（A8）的线槽伸出，并由线槽两侧的螺丝拧紧后，被线槽卡紧，不会出现轻微外力导致导线与传感器连接中断；完成MEMS传感器组件（A3）的组装；

步骤2：按照质量球所需要的质量，在前侧球壳（A1）和后侧球壳（A2）的配重胶泥腔（A204）内放置适量的配重胶泥（A4），配重胶泥（A4）为橡皮泥；

步骤3：将MEMS传感器组件（A3）先放置于前侧球壳（A1）的MEMS传感器组件腔（A203）中，传感器下外壳（A8）的螺纹孔（A801）与前侧球壳（A1）的通孔（A206）对齐后，通过螺丝将MEMS传感器组件（A3）的一侧固定于前侧球壳（A1）内部；导线（A10）通过前侧球壳（A1）的线槽伸出质量球，与加速度信号采集仪（4）相连；

步骤4：将弹簧钢片（A11）放在前侧球壳（A1）和后侧球壳（A2）之间，弹簧钢片（A11）的螺纹孔与前侧球壳（A1）和后侧球壳（A2）的螺杆孔（A205）对好，前侧球壳（A1）和后侧球壳（A2）的中间各设置了一个凹槽，用来放置弹簧钢片（A11），弹簧钢片（A11）的顶部伸入前侧球壳（A1）和后侧球壳（A2）之间，螺杆（A5）整体伸入前侧球壳（A1）的螺杆孔（A205）、弹簧钢片（A11）的螺纹孔和后侧球壳（A2）的螺杆孔（A205）中，并通过螺母（A6）将前侧球壳（A1）、弹簧钢片（A11）和后侧球壳（A2）锁紧固定；

步骤5：通过螺丝将MEMS传感器组件（A3）的另一侧固定于后侧球壳（A2）的内部；

步骤6：弹簧钢片（A11）的底端通过两颗固定螺钉（12）与折页（13）的竖直段固定，折页（13）的水平段通过螺钉与振动台面（6）固定。

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