地震检测器PPT课件

地震检波器 MEMS加速度传感器石雪松 研究意义 随着社会的发展 地震波数据采集在生产实践中起着越来越大的作用 地震波数据采集的实际应用主要包括地震预警 地震勘探 建筑物抗震检测 管道安全监测 振动源识别和物体的落点定位等方面 地震预警 利用天然地震波中P波传播速度更快 先于有交大破坏性的S波和面波到来的特点 根据采集的P波信息数据较早的确认地震的发生 地震勘探 即利用人工震源产生地壳振动进而产生地震波 地震波会在各岩层分界面发生反射和透射 通过使用地震采集系统采集数据 推断出地质构造图 确定各矿藏的位置 地震预警原理 P波震相的初至通过实时采集的地震波数据 配合长短时平均比 STA LTA 算法进行识别 在检测到P波到来之后 通过固定时间窗的AIC准则估计出更为准确的P波的震相到达时刻 发展 传感器的发展过程是从简单到复杂 从检测单一频率信息向宽频带方向发展 1875年 意大利首次研究出两分向地震仪 1881年 日本开发了三分向地震仪 1906年 俄罗斯首次研制第一台电磁式地震仪 1922年 扭力地震仪出现 1930年 变阻式地震仪产生 1976年 瑞士研制第一台数字化地震仪 1994年 蔡亚先等研制了JCZ 1甚宽频带数字地震仪近代 MEMS传感器进入主流 MEMS加速度传感器 微机电系统 microelectromechanicalsystemMEMS 将微型传感器 微型执行器 信号处理器 控制电路等等集于一体的微型器件 体积小 重量轻 灵敏度高 动态范围大等优点 便于地震波采集结点的微型化 智能化 有利于采集系统的系统集成和现代嵌入式技术的应用 图为colibrys公司生产的工业级地震测量专用电容性加速度传感器Sf1500sa 其动态范围达到120dB 灵敏度达到2 4v g 宽信号频率响应范围在0 2000Hz 工作原理 系统硬件设计总体框图 2 5V精密电压基准 差分输出仪表运放 24位A D转换器 TF储存卡 磁耦隔离 STM32 MEMS传感器 系统电源 LCD触屏 模拟电源 数字电源 加速度信号由MEMS加速度传感器采集经过仪表运放的信号调理后输入24位A D转换器A D转换器经过SPI通信接口输出经转换的数字信号 通过磁耦隔离芯片 将SPI输出的数字信号传至微控制器微控制器通过触屏接受命令 将数据转换为实时波形显示在LCD显示屏上 或者将数据存储在TF卡内 数字电路和模拟电路 地震预警 LCD液晶显示屏显示地震波加速度波形和长短时平均值比 STA LTA 变化曲线 连续将计算出的长短平均比 Rate 与预设阈值 THR 进行对比 检测P波是否初至 一旦检测到P波初至信号 立即在LCD上标出到时 并启用固定窗AIC准则计算P波精确到时 并在LCD上标出精度到时位置 同时不断的将采集到的加速度值存入TF卡内的指定文件中 谢谢观赏 使用精密电压源芯片输出 2 5v电压作为信号调理电路差分信号的共模电压和模数转换芯片的基准电压 精密电压基准芯片REF5025 其温漂最高达3ppm C精度达到0 05 最大输出电流为 10mA 采集频率50Hz采样率 0 30Ksps 和信号放大倍数 1 64倍 编程可调 采用集成了驱动芯片的显示面板LCD实现地震波采集系统的数据显示功能 触屏控制功能 面板中包含了液晶屏和触摸屏的驱动电路 具体使用LIL9320芯片驱动液晶屏 通过ADS7843实现液晶屏的触摸功能 存储模块是数据采集系统不可或缺的部分 主要用于存储采集到的地震波数据以供将来分析或备份使用 1 高灵敏度 1V g2 大加速度测量范围 2g3 大动态范围 120dB4 低频响应 DC 500Hz5 双电源供电 供电电压为 6V 15V6 低功耗 13mA 6V工作