Correction of Accelerogram in Frequency Domain

주파수영역에서의 가속도 기록 보정

In general, the accelerogram of earthquake ground motion or the accelerogram obtained from dynamic tests contain various errors. In these errors of the accelerograms, there are instrumental errors(magnitude and phase distortion) due to the response characteristics of accelerometer and the digitizing error concentrated in low and high frequency components and random errors. Then, these errors may be detrimental to the results of data processing and dynamic analysis. An efficient method which can correct the errors of the accelerogram is proposed in this study. The correction of errors can be accomplished through four steps as followes ; 1) using an interpolation method a data form appropriate to the error correction is prepared, 2) low and high frequency errors of the accelerogram are removed by band-pass filter between prescribed frequency limits, 3) instrumental errors are corrected using dynamic equilibrium equation of the accelerometer, 4) velocity and displacement are obtained by integrating corrected accelerogram. Presently, infinite impulse response(IIR) filter and finite impulse response (FIR) filter are generally used as band-pass filter. In the proposed error correction procedure, the deficiencies of FIR filter and IIR filter are reduced and, using the properties of the differentiation and the integration of Fourier transform, the accuracy of instrument correction and integration is improved.

지진에 관한 지반가속도 기록이나 동적실험에서 계측된 가속도 기록에는, 가속도계의 응답특성, A/D변환기의 성능 및 수치화 과정, 그리고 기록계의 특성 등으로 여러 가지 오차가 포함된다. 이들 오차들은 데이터 해석이나 동적해석시 왜곡된 결과를 유발시킨다. 본 연구에서는 가속도 기록에 포함된 오차를 효율적으로 보정하는 방법을 제안하였다. 제안된 오차보정방법은 다음과 같이 4단계로 나뉘어 진행된다; 1) 보간법을 이용하여 보정에 적절한 데이터를 만든다, 2) 저주파와 고주파 성분이 주를 이루는 수치화 오차를 band-pass필터를 이용하여 제거한다, 3) 가속도계의 특성으로 인한 오차들을 보정한다, 4) 보정된 기록을 적분하여 속도와 변위를 얻는다. 현재 band-pass 필터로는 FIR필터나 IIR필터가 주로 이용되고 있는 데 초기데이터의 왜곡, 위상의 변화, 계산량의 과다와 같은 문제점들을 가지고 있다. 제안된 오차보정방법은 이들 필터의 여러 문제점을 개선하였으며, Fourier 변환의 특성을 이용하여 미분과 적분을 수행함으로써 가속도계의 특성으로 인한 오차의 보정과 속도 및 변위 계산의 정확성을 높였다.