[發(fā)明專利]微地震監(jiān)測(cè)傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510989276.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN105629326A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王愛蓮;高勁松;伍偉麗;郭曉紅;郭浩;相潔;王星魁;楊崇艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V11/00
• 分類號(hào): G01V11/00
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微地震監(jiān)測(cè)傳感器。

背景技術(shù)

我國(guó)位于世界兩大地震帶――環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地理位置決定了地震頻發(fā)且部分震災(zāi)較為嚴(yán)重，給人民生活帶來(lái)極大影響和重大經(jīng)濟(jì)損失，因此地震監(jiān)測(cè)技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。

只要有礦山開采行為，就會(huì)形成采空區(qū)，而且是采多少礦石或煤炭就會(huì)形成多少立方米的采空區(qū)，近幾年每年的煤炭及礦石產(chǎn)量在數(shù)億噸以上，因采礦造成的采空區(qū)及由此引發(fā)的地質(zhì)沉陷災(zāi)害，在面積上呈擴(kuò)大趨勢(shì)，受災(zāi)人口也是逐年增加，若發(fā)生地震后果將不堪設(shè)想。

現(xiàn)有的地震傳感器的實(shí)現(xiàn)原理主要采用兩種方式，一種是電磁感應(yīng)式傳感器，由電感線圈、磁體、鐵心、彈片、信號(hào)處理電路、信號(hào)傳輸電路及外殼組成，當(dāng)安裝地點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)，線圈在磁回路中做重復(fù)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線輸出振動(dòng)信號(hào)。另一種是采用基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS,Micro-Electro-MechanicalSystem）的加速度傳感器，當(dāng)安裝地點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)，將振動(dòng)的機(jī)械波信號(hào)轉(zhuǎn)換成加速度信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)放大電路、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的監(jiān)測(cè)。

但現(xiàn)有的地震監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備普遍具有以下缺點(diǎn)：(1)承載傳感器單一，普遍采用一種傳感器；(2)傳感器采用電纜方式輸出模擬信號(hào)，抗干擾性能差、準(zhǔn)確度低；(3)不能全方位接收地震前兆信號(hào)；（4）不能對(duì)多種前兆信號(hào)進(jìn)行聯(lián)合處理、運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)智能判斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種微地震監(jiān)測(cè)傳感器，克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種基于兩種傳感檢測(cè)方式、數(shù)字信號(hào)輸出、無(wú)線電傳輸信號(hào)及多類型數(shù)據(jù)聯(lián)合計(jì)算分析的智能地震傳感器。

本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

一種微地震監(jiān)測(cè)傳感器，其特征在于：包括傳感器探頭和傳感器主機(jī)，所述傳感器探頭由加速度傳感器探頭和地聲探頭組成，所述加速度傳感器探頭由加速度傳感器探頭殼體、MCU微控制器、加速度傳感器、地磁傳感器、傳感器探頭印制電路板、導(dǎo)線及固體填充物組成，加速度傳感器探頭殼體底部用螺絲固定傳感器探頭印制電路板，加速度傳感器、MCU微控制器和地磁傳感器焊接于傳感器探頭印制電路板上，加速度傳感器探頭殼體內(nèi)部其余空間用固體填充物填充；所述地聲探頭由地聲探頭殼體、聲音傳感器、功率放大器、地聲探頭印制電路板、導(dǎo)線及固體填充物組成，所述地聲探頭印制電路板用膠粘于地聲探頭殼體上，功率放大器和聲音傳感器焊接于地聲探頭印制電路板上；傳感器主機(jī)由主機(jī)殼體、主機(jī)印制電路板、無(wú)線信號(hào)傳輸電路和電源組成，主機(jī)殼體底部用螺絲固定主機(jī)印制電路板，無(wú)線信號(hào)傳輸電路和電源焊接于主機(jī)印制電路板上；所述加速度傳感器探頭的MCU微控制器的UART串口和傳感器主機(jī)的無(wú)線信號(hào)傳輸電路16的UART串口引腳通過(guò)電纜連接，加速度傳感器探頭的電源輸入端口連接至傳感器主機(jī)的電源輸出端口，地聲探頭的功率放大器的信號(hào)輸出引腳和地連接至傳感器主機(jī)的無(wú)線信號(hào)傳輸電路的ADC的輸入端口，地聲探頭的電源輸入端口連接至傳感器主機(jī)的電源輸出端口。

所述加速度傳感器采用美國(guó)InvenSense公司的MPU6050型MEMS加速度傳感器，供電電壓為2.375V-3.46V，量程為±16g，內(nèi)部集成16位ADC實(shí)現(xiàn)3軸加速度的同步采樣，低通濾波器可編程響應(yīng)頻率范圍為5-260Hz，信號(hào)輸出采用I2C數(shù)字信號(hào)，輸出波特率可編程范圍為4-1000Hz；

所述MCU微控制器采用ST公司的STM32F103芯片，供電電壓為2.0-3.6V，運(yùn)算頻率為72MHz，內(nèi)置FLASH為64K，內(nèi)置SRAM為20K；

所述地磁傳感器采用美國(guó)Honeywell公司的HMC5883，供電電壓為2.16-3.6V，內(nèi)部集成12位ADC和低噪聲AMR傳感器，量程為±8gauss，信號(hào)輸出采用I2C數(shù)字信號(hào)，測(cè)量速率最大160Hz；