多分量地震监测系统AETA的感应式磁传感器磁棒研制

根据多分量地震监测系统AETA的技术需求,完成一种感应式磁传感器的研制和工业化实现。通过分析电磁扰动的监测需求,确定感应式磁传感器磁棒的各项设计参数,并提出较优材料选取以及结构设计方案。磁棒的设计指标为0.1 Hz^10 k Hz,工作温度范围为-40~130℃,监测的磁场强度范围为1~1000 n T,灵敏度大于20 m V/n T@(0.1 Hz^10 k Hz)。测试结果表明,研制的磁传感器满足AETA的性能要求。该传感器已成功地投入应用,正在大区域规模化布设。

一种适用于地震监测的地声传感探头

为了研究地声信号能否作为一种可靠的地震前兆信号,设计一种基于压电薄膜的地声传感探头,用于地震监测。该探头支持0.1 Hz^7 kHz宽频段地声信号采集,电压分辨率为19.073μV,幅值一致性误差小于5.5%(0.47 dB)。该探头通过盐雾试验、随机振动及包装跌落等6项可靠性测试,并应用到包括川滇国家试验场的178个台站的地声监测中。现场观测表明,震中周边的台站能够捕捉到地震前后的地声信号。

适用于大地震临震预测的地声传感单元

震前地声是一种重要的地震前兆信息,对其进行有效的监测有助于对地震孕育机制研究和地震预报工作。一种适用于大地震临震监测的地声监测系统,通过深井放置在基岩附近绕过地表的滤波,直接监测来自地下的地震前兆地声信息。文中对该系统中的地声传感单元的传感器特性及其接口电路的设计进行了介绍。传感器组包括三种传感器—压电薄膜传感器、MEMS麦克风和压电陶瓷传感器,分别用以监测震前地声信号中的次声波信号、可听波信号以及超声波信号;传感接口电路用于将传感器采集到的信号处理后由串行通信控制模块上传。

地震监测系统的电磁信号的采集设计与实现

基于多分量地震监测系统AETA对电磁前兆异常信号的监测需求,提出了一种电磁信号的采集系统方案。系统包括信号调理和信号实时采集两部分。在信号调理部分,通过对模拟信号进行放大、滤波等处理输出高灵敏度的原始信号。在信号采集部分,为了实时采集和传输所有频段的电磁信号的原始数据,采用了高速、高精度的模数转换器,选择了支持百兆数据传输的TCP/IP网络传输协议。同时为了减少设备维护成本,提高系统的便利性、安全性和可靠性,基于STM32F407设计了软件系统的自动更新机制,提高了系统的运维效率。测试结果表明,信号调理电路输出电磁信号符合设计需求,采集电路实现了快速采集和传输,系统更新功能运行正常。

地震监测系统AETA的数据处理设计与实现

介绍了多分量地震监测系统AETA。该系统由地声传感探头、电磁传感探头和数据处理终端以及云服务器组成,是一种低成本、可密集布设的地震监测系统。数据处理要求用可以接受的传输带宽和存储空间,获得尽可能多的信息,用于地震监测预测分析。为此,数据处理终端将全频原始数据和低频原始数据进行时间片的抽样截取后直接发往云服务器,服务器对该数据基于不同的算法进行特征值提取,包括均值、振铃计数、峰值频率。原始数据和特征值均保存至数据库,供数据分析人员实时查询和分析,整个数据处理的算法均在Linux系统下利用C++编程语言实现。同时还介绍了数据处理终端完善的远程监控和维护机制。

基于FPGA的大地震前兆传感信号采集模块

大地震的孕育和发生,是地下能量聚集然后突然释放的过程,必然伴随着明显的征兆。文中介绍了一种用于大地震临震预测的微观前兆综合检测系统中的传感信号采集模块,该模块包括多路传感信号的采集、数据读取、数据打包及发送和传输管理,以及传感器采集电路的时钟和使能信号产生模块。其中传感信号采集包括加速度采集、温度采集、地声采集和电磁传感器采集,地声采集和电磁传感器采集电路包括接口电路、滤波器组、数据写入组和存储器组。该模块在FPGA上实现,执行速度相对较快,足以处理多路、大批量的传感信号数据,并且适应性较强,稳定性高,在地下等较为恶劣的环境中能够长期保持正常工作,该模块还易于调试和升级,简化了开发流程,缩短了开发周期。