Bei den Sensoren kommt die bewährte »Mems«-Technologie mit kapazitivem Funktionsprinzip zum Einsatz. Durch die Fähigkeit, selbst kleinste Amplituden von weniger als einem Millionstel der Erdanziehungskraft (< 1 µg) zu registrieren, ermöglichen sie die exakte Bestimmung der Stärke und Intensität des Vibrationsgeschehens infolge seismischer Aktivitäten. Ausgelöst wird dieses oft durch viele kleinere Erdstöße, die nicht unmittelbar spür-, aber messbar sind. Über Jahre hinweg können selbst Vibrationen geringer Intensität die Standsicherheit von Gebäuden und den zuverlässigen Betrieb von Anlagen gefährden.
Bis zu 9 500 Erdstöße täglich sorgen für Dauerbelastung
Erdbeben entstehen durch Verschiebungen der Kontinentalplatten. In Tiefen von fünf bis 50 km drücken sie aneinander, reiben, verkeilen und lösen sich wieder. Dies führt zu Spannungen, die sich entladen und Energie freisetzen. Die Erdbebenskala nach Richter bezeichnet die unterirdisch ausgelöste Schwingungsenergie. Medial werden Erdstöße etwa ab einer Magnitude nach Richter von 6,0 berichtet. Diese kommen jährlich weltweit rund 20-mal vor und können große Zerstörungen in einem Umkreis von circa 70 km verursachen.
Weniger kritisch, aber weit häufiger sind Erdstöße bis Stärke 3,0: Diese erschüttern den Erdball bis zu 9 500-mal – und das täglich. Die meisten dieser subtilen Vibrationen bemerken wir nicht. Dennoch leiden Bauwerke und Infrastruktur im Laufe der Zeit massiv unter dieser Dauerbelastung. Die ASC-»EQ«-Serie ist speziell für die Dynamik dieser seismischen Vibrationen ausgelegt, um vielfältigstes Schwingungsgeschehen, Frequenzbereiche und Amplituden abzudecken. Mit den verfügbaren Messbereichen von ±3 g und ±5 g beträgt die Signal-to-Noise-Ratio (SNR) rund 113 dB bei einer Bandbreite bis 20 Hz; bis 100 Hz etwa 108,5 dB.
Dauerhaftes Erdbebenmonitoring essenziell
Um die Gebäudebelastung an der Erdoberfläche zu bewerten, reicht die Einstufung der Erdbebenmagnitude nach Richter nicht aus. Hierfür werden Erdstöße nach ihrer Intensität klassifiziert. Weit verbreitet ist die zwölfgradige Europäische Makroseismische Skala (EMS 1998). Intensitätsstufe VII entspricht hierbei einer mittleren Bodenbeschleunigung von rund 1 m/s2 (0,1 g, etwa zehn Prozent der Erdbeschleunigung) und führt bereits zu Gebäudeschäden: An vielen Häusern solider Bauart treten mäßige Schäden auf (kleine Mauerrisse, Abfall von Putz, Herabfallen von Schornsteinteilen). Gebäude in schlechterem Zustand erleiden bereits größere Mauerrisse und den Einsturz von Zwischenwänden. Nach aktuellen Quellen ist rund ein Viertel der gesamten Landmasse der Erde durch Erdstöße der Intensität VII und darüber bedroht.
Dem dauerhaften Monitoring der strukturellen Integrität bestehender Gebäude kommt daher auch abseits bekannter Erdbebenzonen große Bedeutung zu. Die Konstruktion neuer Gebäude und Infrastrukturanlagen wird auf Basis der in der Region gemessenen Erdstoßmagnituden und -intensitäten ausgelegt, um die Gefährdung von Bauwerk und Mensch zu minimieren.
Bei kritischer Infrastruktur erfolgt zusätzlich lokales Monitoring. Dabei geht es auch um die Sicherung sensibler Arbeits- und Fertigungsprozesse wie in der Halbleitertechnologie oder von Operationen in Krankenhäusern. Hier macht man sich die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten verschiedener Erdbebenwellen zunutze. Durch präzise Messtechnologie mit minimaler Latenz können die schnellsten Wellen erfasst, in Echtzeit verarbeitet und bewertet werden, um sofort Prozessunterbrechungen oder Notabschaltungen einzuleiten. Die Zuverlässigkeit der Messtechnik ist wesentlich, denn Fehlalarme können ebenfalls folgenschwer und kostspielig sein.
»Mit der ASC-›EQ‹-Serie bieten wir sehr flexible Sensoren mit seismischer Messgenauigkeit«, sagt Markus Nowack, Senior Applikationsingenieur bei ASC Sensors. »Mit dieser hochpräzisen Technologie können wir unkomplizierte Gesamtlösungen ermöglichen, um die Sicherheit, Langlebigkeit und Stabilität eines Gebäudes, Betriebs oder einer Anlage zu gewährleisten. Damit sich Unternehmen auf das Wesentliche konzentrieren können: Ihre Leistungen störungsfrei zu erbringen.«s
