[發(fā)明專利]基于邁克爾遜干涉的地面震動報警系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410071580.3
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103823237A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖航;楊忠良;陳典
• 申請（專利權(quán)）人: 楊忠良;陳典
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G01H9/00;G08B13/181
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地面微弱震動報警系統(tǒng)，尤其是涉及基于邁克爾遜干涉的地面震動報警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

震動報警系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地震監(jiān)測、防盜報警等領(lǐng)域，目前，現(xiàn)有的震動報警器其采用的原理導(dǎo)致在使用過程中存在靈敏度高，制造成本昂貴，不易維護(hù)維修等諸多的不足，嚴(yán)重影響監(jiān)測結(jié)果和防盜功能。中國專利號：201120006477.2公開了一種微地震監(jiān)測系統(tǒng)，包括三分量地震傳感器和/或加速度檢波器、中央處理電腦和地震記錄器，其中三分量地震傳感器和/或加速度檢波器，為多數(shù)個以陣列的形式安裝于地下和/或土地表面，用于探測和測量微震活動信號，并將檢測到的微地震信號傳至地震記錄器；地震記錄器，接收三分量地震傳感器和/或加速度檢波器傳送的微地震信號，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳到中央處理電腦；中央處理電腦，根據(jù)數(shù)字信號對微地震活動自動定位和作圖，提供一個交互的三維可視化地震規(guī)模和地點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有地面微弱震動報警系統(tǒng)的不足之處，采用獨(dú)特創(chuàng)新性的設(shè)計，利用邁克爾遜干涉法測量微弱振動，從而基于提出了一種基于邁克爾遜干涉的地面震動報警系統(tǒng)，其不僅可用于地震報警，還可以用于博物館或保險室等一些存放貴重物品的地方，在非參觀期間的防入侵報警，當(dāng)人接近，會引起地面微弱震動，進(jìn)而引發(fā)報警裝置。

本發(fā)明解采用以下技術(shù)方案來解決現(xiàn)有的技術(shù)問題。

基于邁克爾遜干涉的地面震動報警系統(tǒng)，包括：邁克爾遜干涉光路模塊、電路處理模塊、擴(kuò)束系統(tǒng)和光闌、信號處理及顯示模塊，所述的邁克爾遜光路模塊通過擴(kuò)束系統(tǒng)和光闌與電路處理模塊連接并傳遞激光信號，所述的電路處理模塊采用通信線路與信號處理模塊和顯示模塊連接，并進(jìn)行信號傳輸。

所述的邁克爾遜干涉光路模塊器件包括：氦氖激光器、光學(xué)全反鏡、衰減片、光學(xué)45度反射鏡、地面反射鏡、非偏振1∶1分光鏡，氦氖激光器發(fā)射激光束，激光束照射至非偏振1∶1分光鏡，光束分為兩束，一束照射至光學(xué)全反鏡作為參考光束，另一束照射至光學(xué)45度反射鏡，光學(xué)45度反光鏡將光束反射至地面反射鏡，來采集振動信息，所述的地面反射鏡固定在地面上。所述的地面反射鏡反射包含地面震動信息的激光束至光學(xué)45度反射鏡，光學(xué)45度反射鏡將包含地面震動信息的激光束反射至非偏振1∶1分光鏡，光學(xué)全反鏡反射的激光束經(jīng)過衰減片至非偏振1∶1分光鏡，兩束激光束一起通過擴(kuò)束系統(tǒng)和光闌照射到電路模塊中的光電傳感器上，光闌控制光束通過的數(shù)量，主要用于調(diào)節(jié)通過的光束的強(qiáng)弱。

所述的非偏振1∶1分光鏡與光學(xué)全反鏡的安裝距離是100～2000mm，非偏振1∶1分光鏡與光學(xué)45度的安裝距離是50～1000mm，非偏振1∶1分光鏡與擴(kuò)束系統(tǒng)的安裝距離是20～100mm

所述的衰減片設(shè)置在非偏振1∶1分光鏡與光學(xué)全反鏡之間，衰減片與光學(xué)全反鏡的安裝距離是20～500mm。

所述的光闌設(shè)置在光電傳感器和擴(kuò)束系統(tǒng)之間，光闌與光電傳感器的安裝距離是10～100mm。

所述的電路處理模塊包括：光電傳感器、隔直放大電路、濾波電路，光電傳感器通過線路與隔直放大電路連接，隔直放大電路與濾波電路連接，所述的光電傳感器采用半導(dǎo)體材料制成的光電器件，光電傳感器是硫化鎘光敏電阻，光敏電阻沒有極性，是電阻器件，光敏電阻的相對靈敏度較高，所述的濾波電路器件是濾波器，濾波器是采用4階有源巴特沃茲濾波器，濾波器的截止頻率設(shè)置在100Hz。

所述的信號處理及顯示模塊包括：單片機(jī)及信號處理程序、報警系統(tǒng)，單片機(jī)使用ADC采樣信號數(shù)據(jù)，作傅里葉變換得到fft的頻譜圖，通過頻域濾波法將100hz以上和50hz的干擾給濾去，傅里葉反變換得到濾波后的時域波形，在報警系統(tǒng)上的液晶顯示器上顯示出時域和頻域的波形。

基于邁克爾遜干涉的地面震動報警系統(tǒng)，通過上述三個模塊來實現(xiàn)對地面微弱振動的非接觸式測量，達(dá)到顯示模擬地面微弱振動頻率和波形的目的，該系統(tǒng)首先通過邁克爾遜干涉光路，將激光器的光束分為兩束，一束作為參考光，另一束為通過地面反射鏡反射回來的光來采集震動信息，最后通過光電傳感器將干涉光的震動信息轉(zhuǎn)換成電信號送給后級處理，電路部分主要是通過濾波放大對傳感器傳來的電信號做一些信號處理，濾除雜波，放大信號，單片機(jī)處理顯示部分則是通過采樣，顯示出信號時域波形，然后通過傅里葉變換得到信號的頻譜并顯示出來，從而得到模擬地面微弱振動的頻率和波形。