58城市与减灾CITYANDDISASTERREDUCTION现代地震仪特点：数字化、低噪声、大动态范围、宽频带在前文里我们主要关注的是地震仪如何拾取地面运动过程，即传感器部分，行业上称为“地震计”，它的主要作用是将地面运动“感觉”出来直接或者换能后输出。为了把地震计的输出记录下来供后续分析研究，还需要一套“数据记录仪”，地震计和数据记录仪一起构成一套完整的地震仪。在20世纪70年代以前，数据记录主要采用纸式、光学照相和磁带记录几种方式。以电磁换能设计为例，地震计输出电流驱动机械笔头、光笔或者磁头将模拟信号输出“画”在纸或者胶卷上。在后续研究中为了读取这些数据，需要以人工方式采用机械尺等工具在记录纸或者胶卷上进行度量，人为数字化后再进行计算，整个过程非常烦琐耗时并且测量精度也受到严重影响。20世纪70年代初，随着现代电子技术发展，地震观测也逐渐进入“数字化”时代。模数转换采集设备出现，使得数据采集系统能够记录的信号范围有了质的提升，同时由于现代电子计算机的广泛应用，数字化记录使得地震数据的存储、传输、交换、处理等方式发生革命性改变，工作效率大幅提高。“力平衡负反馈”以及“差分电容换能”等技术的采用使得地震计的频带宽度、动态范围等核心指标也大幅度提高，现代地震仪进入了“低噪声、大动态范围、宽频带”的数字化时代，这些技术仍是我们今天研发宽频带地震仪用到的主要技术。如图12所示分别是20世纪80年代瑞士Streckeisen公司生产的STS-1和STS-2型地震计，是现代高性能地震计的典型代许卫卫，中国地震局地球物理研究所研究员，主要从事流动地震台阵观测技术、地震仪器研制及测试等工作。主持过国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、中国数字地震网络工程子课题等项目。以第一作者在BSSA、SRL、《中国科学》等学术刊物发表论文11篇。漫话地震仪与地震观测（二）许卫卫郭心59POPULARIZATIONOFSCIENCEFORDISASTERREDUCTION减灾科普表，即使放在今天这两种地震计在性能上仍然是一流水平，在一些国家和地区的固定地震台站上有部分设备目前仍在服役。这里对现代地震计中采用的两项主要技术“力平衡负反馈”和“差分电容换能”做一简要解释。首先来看“力平衡负反馈”（图13），仍以最简单的垂向悬垂弹簧式地震仪为例。在没有“力平衡负反馈”的传统设计中（图13上），质量块的输出直接反映了地动量的大小，我们称为“开环”设计。在“开环”基础上，用一个机电转换把质量块输出信号经过...
