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东汉张衡设计的候风地动仪通过机械联动装置，将地震波转化为铜丸掉落信号，实现方位报警。
一、触发机制与联动结构
地动仪内部中央设有一根竖直“都柱”（惯性摆），周围分布八组曲柄连杆机构。当地震波传入时，都柱因惯性失衡倒向震源方向，推动对应方向的曲柄，触发龙首开口。
二、方位指示系统
| 部件 | 数量 | 方位对应 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 龙首 | 8 | 东、南、西、北等 | 含铜丸，受控开合 |
| 铜蟾蜍 | 8 | 与龙首方位对应 | 承接铜丸，发声示警 |
当特定方向地震波触发机构时，该方位龙首张开，内部铜丸落入下方蟾蜍口中，通过金属撞击声提示人员。
三、报警实现流程
-
波传导
地震波沿地面传播至仪器底座，引起壳体震动。 -
摆体偏转
悬挂状态的都柱因底座位移产生惯性摆动，撞击对应方位的曲柄。 -
机关释放
曲柄带动龙首下颌开合，释放预先放置的铜制小球。 -
声光报警
铜丸坠入蟾蜍口腔产生清脆响声，值守人员通过观察铜丸掉落方位判定震源方向。
四、设计特点分析
- 定向精度：八向布局可区分45°扇区内的震源方向
- 灵敏度调节：都柱重心高度可改变系统惯性响应阈值
- 抗干扰：曲柄启动力矩经过计算，可过滤日常震动噪声
该装置通过机械能转化，在没有电子元件的条件下实现了地震波的自动检测与方位上报，其设计思想至今被应用于现代地震监测网络的方向定位算法中。