Kuliah Ke-7 Sekilas Seismometer

SEISMOMETER

SEISMOMETER

SEISMOMETER

SEISMOMETER

GETARAN SEISMIK

GETARAN SEISMIK dapat berupa getaran yang arah gerakannyadapat berupa getaran yang arah gerakannya

vertical dan getaran yang arah getarnya horizontal. Untuk mengetahui

vertical dan getaran yang arah getarnya horizontal. Untuk mengetahui

kekuatan gempa bumi digunakan alat yang disebut seismometer.

kekuatan gempa bumi digunakan alat yang disebut seismometer.

Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu

Seismometer berasal dari bahasa Yunani yaitu seismosseismos berarti gempaberarti gempa

bumi dan

bumi dan meterometero yang berarti mengukur.yang berarti mengukur.

Seismometer adalah sebuah alat atau sensor getaran, yang biasanya Seismometer adalah sebuah alat atau sensor getaran, yang biasanya dipergunakan untuk mengetahui kekuatan gempa

dipergunakan untuk mengetahui kekuatan gempa bumi. Seismometer bumi. Seismometer  yang dirangkai dengan alat yang mencatat parameter gempa disebut yang dirangkai dengan alat yang mencatat parameter gempa disebut

seismograf. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram. seismograf. Hasil rekaman dari alat ini disebut seismogram. Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan Rekaman ini dapat dipergunakan salah satunya untuk menentukan magnitudo gempa tersebut. Selain itu dari beberapa seismogram yang magnitudo gempa tersebut. Selain itu dari beberapa seismogram yang

direkam ditempat lain, dapat menentukan pusat gempa atau posisi direkam ditempat lain, dapat menentukan pusat gempa atau posisi

dimana gempa tersebut terjadi. dimana gempa tersebut terjadi.

VERTICAL

VERTICAL

VERTICAL

VERTICAL

 –

 –

–

–

MOTION SEISMOMETER

MOTION SEISMOMETER

MOTION SEISMOMETER

MOTION SEISMOMETER

Pada seismometer jenis Pada seismometer jenis vertikal ini beban (massa) vertikal ini beban (massa) yang besar dikaitkan pada yang besar dikaitkan pada batang horisontal berengsel batang horisontal berengsel pada pivot sehingga hanya pada pivot sehingga hanya dapat bergerak secara

dapat bergerak secara vertikal.

vertikal.



 Vertical-Motion Seismometer Vertical-Motion Seismometer →→ untuk merekam gerakan tanah untuk merekam gerakan tanah vertikal

vertikal 

 Horisontal-Motion Seismometer Horisontal-Motion Seismometer →→ untuk merekam gerakan tanah

untuk merekam gerakan tanah horisontal

horisontal 

 Strain Seismometer Strain Seismometer →→ merekammerekam atau mengukur perubahan jarak atau mengukur perubahan jarak

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

Seismometer bekerja berdasarkan prinsip pendulum (pegas berbeban). Jika terdapat simpangan dari posisi setimbangnya, maka terdapat gaya

pemulih (restoring force) yang sebanding dengan pergeserannya. Untuk simpagan/pergeseran vertikal atau horisontal, sebesar  u, gaya

pemulihnya :

F 

= -

ku

dan simpangan pada tanah adalah q, sehingga simpangan total dari massa inersia M, adalah u + q, dengan persamaan gerak :

ku

q

u

t 

 M 

+

=

−

∂

∂

)

(

2

2

Jika persamaan dibagi dengan M dan k/M = ωo 2

, kita peroleh persamaan gaya gerak harmonik sederhana, yaitu :

2

2

2

2

2

t 

q

u

t 

u

o

∂

∂

−

=

+

∂

∂

ω 

Pada persamaan ini ω_oadalah frekuensi natural (alami) atau frekuensi resonansi dari instrument. Jika gerak tanah mempunyai frekuensi yang sama dengan frekuensi natural ini, maka seismometer akan ikut bergerak

dengan getaran yang tak terkendali, sehingga sinyal seismik tidak dapat terekan dengan tepat.

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

Untuk mengatasi masalah tersebut, maka gerak seismometer diredam dengan kecepatan bergantung gaya dan berlawanan arah. Suku redaman

dimasukkan dalam persamaan gerak sehingga diperoleh;

2

2

2

2

2

2

t 

q

u

t 

u

t 

u

o

o

∂

∂

−

=

+

∂

∂

+

∂

∂

ω 

λω 

Konstanta λ dinamakan faktor redaman (damping factor ) instrument. Faktor redaman ini mempunyai peran yang sangat penting dalam hal

seismometer merespon gelombang seismik.

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

Sinyal seismik pada umumnya terdiri atas superposisi sejumlah getaran harmonik dengan frekuensi berbeda-beda. Kita dapat mengatur 

bagaimana seismometer berfrekuensi natural ωo, dapat merespon sinyal

seismik berfrekuensi ω, dengan menyelesaikan persamaan di atas dan

q

= A

cos

ω 

t 

.

 A adalah amplitudo yang diperbesar, setara dengan gerak tanah sesungguhnya dikalikan dengan faktor perbesaran yang bergantung

pada sensitivitas alat.

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

Jika simpangan yang terekam oleh seismometer u = U cos (ω t - ∆ ), U adalah amplitudo maksimum dan ∆ beda phase antara rekaman dan

gerakan tanah. Substitusi harga-harga q dan u ke dalam persamaan gerak diperoleh :

t 

 A

t 

U 

t 

U 

t 

U 

_{o o}

ω 

ω 

ω 

ω 

ω 

λωω 

ω 

ω 

cos

)

cos(

)

sin(

2

)

cos(

2 2 2 _{− ∆ − − ∆ + − ∆ =} −

[

t 

t 

]

 A

t 

U 

(

ω 

_o2

−

ω 

2

)

cos(

ω 

−

∆

)

−

2

λωω 

_o

sin(

ω 

−

∆

)

=

ω 

2

cos

ω 

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

 JikaJika

ϕ 

ω 

ω 

)

cos

(

_o2 − 2 =

 R

dan

2

λωω 

_o

=

R

sin

ϕ 

[

_{2 2 2 2 2 2}

]

1/ 2

4

)

(

_{o o}

 R

=

ω 

−

ω 

+

λ 

ω 

ω 

maka ϕ R ) (ω 2 −ω 2 o ϕ o λωω  2

[

 R t   R t 

]

 A t  U 

_cos

_ϕ 

_cos(

_{ω  −∆}

₎

₋

_sin

_ϕ 

_sin(

_{ω  −∆}

₎

_{= ω} 2

_cos

_ω 

atau

t 

 A

t 

UR

cos(

ω 

− ∆ +

ϕ 

)

=

ω 

2

cos

ω 

 Penyelesaian paling simpel (sederhana), untuk amplitudo maksimum

 jika ∆ = ϕ

  

 

 



 

 

−

=

=

∆

−

1

2

₂

₂

tan

ω 

ω 

λωω 

ϕ 

o

o

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

 Penyelesaian paling simpel (sederhana), untuk amplitudo maksimum  jika ∆ = ϕ

  

 

 



 

 

−

=

=

∆

−

2 2 1

2

tan

ω 

ω 

λωω 

ϕ 

o o

 Sehingga diperoleh amplitudo u rekaman seismik, yaitu :

[

(

2 2

)

4

2 2 2

]

1/2

cos(

)

2

∆

−

+

−

=

 A

t 

u

o o

ω 

ω 

ω 

λ 

ω 

ω 

ω 

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

PERSAMAAN GERAK SEISMOMETER

TIPE SEISMOMETER

TIPE SEISMOMETER



Seismometer Periode Panjang (Long-Period)

 Mempunyai respon frekuensi (ω_o ) yang sangat rendah, sehingga

ωo<< ω.

 Beda fase (∆) antara seismometer dan gerakan tanah nol.

  Amplitudo pergeseran seismometer sama dengan pergeseran tanah teramplifikasi (diperkuat)

 Seismometer periode panjang sering dinamakan sebagai

displacement meter 

 Didesain untuk sinyal seismik frekuensi 0,01 - 0,1 Hz (periode 10 -100 s)



Seismometer periode pendek (

short period 

)

 Dibuat/dikontruksi agar mempunyai periode yang sangat pendek, sehingga frekuensi resonansinya tinggi, lebih tinggi dari frekuensi gelombang seismik, ωo>> ω.

 Beda fase (∆) masih cukup kecil

 Displacement seismometer periode pendek sebanding dengan percepatan tanah, sehingga sering dinamakan sebagai

accelerometer .

 Mempunyai frekuensi respon 1 – 10 Hz ( range periode 0,1 – 1 s)

.. 2 2 2

1

cos

t 

q

 A

u

o o ω  ω  ω  ω 

−

=

=

TIPE SEISMOMETER

TIPE SEISMOMETER



Seismometer 

Broadband 

(Berpita Lebar)

 Resolusi sinyal seismik berfrekuensi menengah, 0,1 – 1 Hz,

disebabkan oleh noise.

 Noise ini antara lain disebabkan oleh gerakan kecil tanah didekat

seismometer yang dinamakan microseismik (microseisms)

 Mikroseismik dari efek lokal, antara lain disebabkan oleh lalu lintas

kendaraan, hujan, gerak angin ke pepohonan, dll. Sumber 

mikroseismik yang penting adalah aksi gelombang laut yang dapat terdeteksi sampai cukup jauh.



Broadband seismometer didesain berdasarkan pada prinsip

seismometer tipe pendulum inersia, dengan peningkatan

kapabilitas dengan sistem gaya umpan balik (

force

-

feedback 

)

TIPE SEISMOMETER

TIPE SEISMOMETER

BROADBAND SEISMOMETER

BROADBAND SEISMOMETER

 Gaya umpan balik sebanding dengan pergeseran massa inersia

seismometer.

 Jumlah gaya umpan balik ditentukan menggunakan tranducer listrik

untuk mengubah gerak massa inersia menjadi sinyal listrik.

 Hasil desain tersebut menghasilkan seismometer yang mempunyai

VERTICAL MOTION

ERTICAL MOTION

SEISMOMETER

EISMOMETER

SEISMOGRAM

SEISMOGRAM



Seismogram menyatakan konversi sinyal dari seismometer 

ke dalam rekaman waktu event seismik

 Rekaman Analog ( Analog recording ), berupa rekaman gempabumi

dari seismometer berbentuk goresan pena pada kertas (smoke paper)

 Rekaman Digital (Digital recording ), sinyal analog dari seismometer 

dikonversi ke bentuk digital menggunakan ADC berbentuk keluaran bilangan biner.

 Skala decimal dan biner 

 153 = 1 x 102 + 5 x 101+ 3 x 100(Decimal)

 153 = 1 x 27+0 x 26+0 x 25 +1 x 24 +1 x 23+ 0 x 22+ 0 x 21 +1 x

20

PHASE PADA SEISMOGRAM

PHASE PADA SEISMOGRAM

 Seismogram sebuah gempabumi terdiri atas sejumlah gelombang

seismik yang menjalar melalui lintasan yang berbeda-beda melalui lapisan Bumi antara sumber dan penerima.

 Setiap event yang terekam dalam seismogram sebagai phase  Phase pertama pada seismogram adalah arrival gelombang body

sebagai gelombang primer atau P-wave.

 Rekaman seismogram bergantung juga pada type sensor yang

digunakan, misal seismometer komponen vertikal merespon

gelombang P, SV dan Rayleigh dan tidak dapat mencatat gelombang SH dan Love.

 Seismometer komponen horisontal dapat merespon gelombang P,

SEISMOGRAM

SEISMOGRAM

AMPLITUDO PHASE SEISMOGRAM

AMPLITUDO PHASE SEISMOGRAM



Hal-hal yang mempengaruhi besarnya amplitudo pada

seismogram antara lain :

 Orientasi peralatan terhadap jejak gelombang

 Jarak episenter 

 Mekanisme sumber (fokus) – focal mechanism

TIPE SEISMOGRAM

TIPE SEISMOGRAM



Vertical-M

Vertical-

Motion Seismogram

otion Seismogram



Horizontal-M

Horizontal-

Motion

otion S

Seismogram

eismogram

Komponen Timur-Barat Komponen Utara-Selatan

TIPE SEISMOGRAM

TIPE SEISMOGRAM