[发明专利]一种微型地震动探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用MEMS (Micro Electronic Mechanical System)加速度传感器设计的微型地震动探测装置。

背景技术

地震动探测装置主要利用目标运动时形成的瑞雷波进行探测。目前，地震动探测领域两大类传感器——地震检波器与加速度计并存。随着探测方法和探测仪器的发展，地震动检波器用量与日俱增，并对其各项技术指标提出了新的更高的要求，但是用于接收地震动信号的检波器却没有大的突破。这种检波器最大的弊端是抗干扰能力低、灵敏度较低。就地震动探测而言，其频带范围相对于新型MEMS加速度传感器狭窄，而对任何其它类型传感器所要求的诸如传感器环境噪声、动态范围、谐波畸变以及检波器正交分量干扰噪声等难以突破的指标，对MEMS加速度传感器而言都是值得称道的优势所在。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，近十年来，在地震动探测方面，数字地震动仪器、计算机以及信号处理方法和技术手段都有了长足的进步，而所使用的地震动检波器并无本质上的变化。动圈式传感器体积较大，且某些固有缺点却难以克服，如：动态范围小，最多达60dB；对检测10Hz以下的低频地震动信号几乎无能为力；在三分量应用中各轴向之间的干扰严重，灵敏度误差大。由于传感器得不到理想的原始信号，地震动探测后期处理效果大打折扣。近些年来，随着MEMS技术的迅速发展，MEMS加速度传感器以其高的灵敏度、分辨率和矢量保真度，良好的低频响应以及宽的通频带等优势，逐渐成为地震动探测技术发展中的重要角色，但由于应用MEMS加速度传感器测试地震动信号目前公开文献一般采用驻钉法安装，需要先在地面下先埋一铁钉，在铁钉上安装地震动探测系统，安装复杂，测试一致性不高，因此严重限制了其实际应用。

发明内容

本发明目的是克服上述已有技术的不足，提供一种结构简单、不安装在铁钉上也能正常使用的微型地震动探测装置。

本发明包括壳体、盖子、显示屏、气泡水平仪、加速度传感器、电路板、电源、固封填充物及导线；电路板包括放大电路、信号调理电路、数据处理电路和电压转换电路。加速度传感器采用瑞士Sf1221型MEMS加速度传感器，量程为±10g，输入电压为5V，响应频率0－600HZ，灵敏度2.4 ± 0.24 V/g；放大电路采用美国ANALOG DEVICE公司的AD620，AD620引脚1通过导线连接一个普通电阻与可调电阻，普通电阻与可调电阻串联连接，可调电阻通过导线然后与引脚8连接，通过可调电阻调整放大倍数；加速度传感器通过导线连接放大电路AD620引脚2、引脚3；AD620引脚2、引脚3为信号输入引脚，AD620引脚4接低电平、AD620引脚6接地、AD620引脚7接高电平，AD620引脚5为信号输出引脚与MAX291引脚8连接；信号调理电路采用Maxim公司的基于开关电容滤波技术的八阶低通滤波器MAX291；MAX291引脚8为输入引脚，MAX291引脚1接地，MAX291引脚2接低电平，MAX291引脚3与MAX291引脚4连接，MAX291引脚6接地，MAX291引脚7接高电平，MAX291引脚5为输出引脚；数据处理电路采用TMS320F2812芯片，TMS320F2812芯片的ADCINA0引脚为输入引脚， TMS320F2812芯片ADCL0引脚接地，TMS320F2812芯片的其它ADC引脚引出到外部接口上以备扩展应用；TMS320F2812工作时所要求的电压分为两部分：3.3V的FLASH电压和1.8V的内核电压。MAX291引脚5与TMS320F2812芯片的ADCINA0引脚连接进行AD转换；TMS320F2812对电源很敏感，电压转换电路采用TPS767D301，TPS767D301芯片输入电压为+5V，芯片起振；能够产生3.3V和1.8V两种电压供TMS320F2812以及电路中其它芯片使用；TMS320F2812芯片ADCL0引脚OUT引脚与Nokia5110的信号输入引脚4连接，显示屏选用Nokia5110液晶显示屏，Nokia5110引脚6接高电平，引脚8接地，显示屏显示按预定算法计算生成的结果。