地震檢測系統及檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種地震檢測系統，該地震檢測系統包括振動檢測模塊、磁場檢測模塊、處理模塊和報警模塊，所述振動檢測模塊包括X軸振動檢測單元、Y軸振動檢測單元和Z軸振動檢測單元，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的振動信號；所述磁場檢測模塊包括X軸磁場檢測單元、Y軸磁場檢測單元和Z軸磁場檢測單元，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的磁變信號；所述處理模塊處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號；所述報警模塊依據所述報警信號報警。與現有技術相比，本發明從地磁變異、震動變異方面實時動態檢測地震，容易檢測且檢測精度高。另，本發明還公開了一種地震檢測方法。
【專利說明】地震檢測系統及檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納電子【技術領域】，具體涉及一種地震檢測系統及檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著地震學和地震預報研究以及大震后快速響應等工作的進一步開展，對地震檢測工作提出了愈來愈高的要求，然而現在的地震檢測設備不但結構復雜，而且檢測手段單一、精度差，無法及時準確的檢測地震發生，例如中國專利文件CN201110390546揭露了一種地震檢測方法及系統，該地震檢測方法及系統僅能從張量測量及應變測量兩方面進行地震檢測，然而由于地震是一個很復雜的物理化學過程，地震過程中，張量及應變十分微小，因此對測量精度要求高，使得該地震檢測系統在精確度上無法滿足現有需要。故需要一種解決上述問題的檢測精度高的地震檢測系統及檢測方法。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種地震檢測系統，該地震檢測系統可從地磁變異，震動變異方面進行實時動態檢測，檢測精度高。
[0004]本發明的另一目的是提供一種地震檢測方法，該地震檢測方法可從地磁變異，震動變異方面進行實時動態檢測，檢測精度高。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供了一種地震檢測系統，該地震檢測系統包括振動檢測模塊、磁場檢測模塊、處理模塊和報警模塊，所述振動檢測模塊包括X軸振動檢測單元、Y軸振動檢測單元和Z軸振動檢測單元，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的振動信號；所述磁場檢測模塊包括X軸磁場檢測單元、Y軸磁場檢測單元和Z軸磁場檢測單元，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的磁變信號；所述處理模塊處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號；所述報警模塊依據所述報警信號報警。與現有技術相比，本發明通過從地磁變異，震動變異方面進行實時動態檢測，容易檢測且檢測精度高。
[0006]較佳地，所述振動檢測模塊還包括振動檢測電路板，所述X軸振動檢測單元、Y軸振動檢測單元和Z軸振動檢測單元分別為安裝于所述振動檢測電路板上的振動傳感器，所述振動傳感器包括基體、彈性板、安裝于所述彈性板上的振子和安裝于所述彈性板上的壓電片，所述彈性板的周沿支撐于所述基體上，所述基體為中空結構并為所述彈性板提供運動空間，受到震動時所述彈性板沿垂直所述彈性板的方向運動并帶動所述振子運動，且使所述壓電片因變形產生振動信號。與現有技術相比，本發明所述彈性板沿其軸向振動，共振頻率低，彈性系數小，對微小振動也十分靈敏，檢測靈敏度高且結構簡單成本低。
[0007]具體地，所述彈性板包括板面相對的第一彈性板和第二彈性板，所述壓電片安裝于所述第一彈性板上，所述振子包括位于第一彈性板和第二彈性板之間的第一振子，所述第一振子安裝于第一彈性板和/或第二彈性板上并受所述第一彈性板和第二彈性板的振動而運動。其中，所述第一振子的一端安裝于所述第一彈性板上時，另一端也可以安裝于所述第二彈性板上或者與所述第二彈性板相抵觸或者臨近所述第二彈性板(即與所述第二彈性板具有一個較小的距離)，受到振動時所述第一彈性板和第二彈性板沿其軸線振動并帶動所述第一振子運動，且在第一振子的作用下，不但使得第一彈性板和第二彈性板產生聯動，而且增加了第一彈性板和第二彈性板的振動幅度，檢測精度高。當然，所述第一振子的一端也可以安裝于所述第二彈性板上，另一端與所述第一彈性板相抵觸或者與所述第一彈性板之間具有較小的距離，其工作原理與上一方案相似。其中，所述第一振子可以有一個也可以由多個，可以分布于所述彈性板的中心處，也可以位于所述彈性板的彈性臂處。
[0008]更具體地，所述彈性板還包括與所述第一彈性板的板面相對的第三彈性板，所述振子包括位于所述第三彈性板與第一彈性板之間的第二振子，所述第二振子安裝于所述第三彈性板和/或第一彈性板上，并受所述第一彈性板和第三彈性板的振動運動。其中，所述第二振子的一端可以安裝于所述第一彈性板上時，所述第二振子的另一端安裝于所述第三彈性板上或者與所述第三彈性板相抵觸或者臨近所述第三彈性板，受到振動時，所述第一彈性板和第三彈性板沿其軸線振動并帶動所述第二振子運動，所述第二振子在受所述第一彈性板和第三彈性板的振動而運動，而所述第二振子的影響下產生聯動并有效增加其所述第一彈性板和第三彈性板的振動幅度，檢測精度高。當然，所述第二振子也可以一端安裝于所述第三彈性板上，另一端與所述第一彈性板相抵觸或者與所述第一彈性板之間具有較小的距離，其工作原理與上一方案相似。
[0009]具體地，所述振子位于所述彈性板的中心處。當然，所述振子也可以位于所述彈性板的彈性臂處。
[0010]具體地，所述中空結構為開設于所述基體上的柱形孔。
[0011]具體地，所述彈性板呈薄片狀，具有中心活動區、環繞所述中心活動區的至少一個彈性臂以及環繞所述彈性臂的外沿支撐部，所述中心活動區、彈性臂及外沿支撐部之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的中心活動區、彈性臂及外沿支撐部，所述彈性板的外沿支撐部安裝于所述基體上。更具體地，所述彈性臂有若干個，相鄰的彈性臂之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的彈性臂。相鄰間隙中的支撐橋沿所述中心活動區交錯分布。所述彈性板由金屬材料如不銹鋼、非金屬材料如塑料、金屬氧化物如氧化鋁、非金屬氧化物如二氧化硅、陶瓷材料或復合材料構成。
[0012]具體地，所述壓電片由若干條狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀PZT壓電片沿所述彈性板的中心處呈放射狀分布。
[0013]具體地，所述基體還安裝有振動傳感器導電焊針，所述振動傳感器導電焊針與所述壓電片電連接以輸出所述振動信號至所述振動檢測電路板。所述振動傳感器導電焊針將所述振動信號從振動傳感器輸送至振動檢測電路板上。
[0014]具體地，所述振動傳感器還包括屏蔽蓋，所述屏蔽蓋蓋設于所述基體的端部并與所述基體的中空結構構成安裝所述彈性板的容置腔。更具體地，所述屏蔽蓋包括設于所述基體之上端的上屏蔽蓋和設于所述基體之下端的下屏蔽蓋，所述振動傳感器導電焊針安裝于所述基體上并穿過所述下屏蔽蓋。
[0015]較佳地，所述磁場檢測模塊還包括磁變檢測電路板，所述X軸磁場檢測單元、Y軸磁場檢測單元和Z軸磁場檢測單元分別為安裝于所述磁變檢測電路板上的磁傳感器，所述磁傳感器包括PCB板和安裝于所述PCB板上的磁感應芯片，所述磁感應芯片感應磁場變化以產生磁變信號。
[0016]具體地，所述磁感應芯片包括各向異性磁阻AMR磁感應芯片、巨磁阻GMR磁感應芯片、隧道磁阻TMR磁感應芯片、霍爾HALL效應磁敏感芯片或巨霍爾HALL效應磁敏感芯片。
[0017]具體地，所述磁感應芯片包括至少兩段磁敏感膜，兩所述磁敏感膜沿水平或者豎直方向并行排列并通過所述PCB板電連接成惠斯通電橋。
[0018]具體地，所述PCB板上安裝有磁傳感器焊針，所述磁傳感器焊針與所述磁感應芯片電連接以輸出所述磁變信號至所述磁變檢測電路板上，所述磁傳感器焊針將所述磁變信號從磁傳感器輸送至磁變檢測電路板上。
[0019]更具體地，所述磁傳感器還包括殼體，所述PCB板安裝于所述殼體內，所述磁傳感器焊針安裝于所述PCB板上并伸出所述殼體。
[0020]較佳地，所述地震檢測系統還包括重力加速度檢測模塊，用于檢測重力加速度變異以輸出重力加速度信號，所述處理模塊處理所述重力加速度信號并依據所述重力加速度信號產生報警信號。
[0021]較佳地，所述地震檢測系統還包括地下水氡氣檢測模塊，用于檢測地下水氡氣含量變異以輸出地下水氡氣信號，所述處理模塊處理所述地下水氡氣信號并依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
[0022]較佳地，所述地震檢測系統還包括檢測電路板，所述檢測電路板上安裝有X軸振動磁場檢測單元、Y軸振動磁場檢測單元和Z軸振動磁場檢測單元，X軸振動磁場檢測單元、Y軸振動磁場檢測單元和Z軸振動磁場檢測單元分別為振動磁場雙重傳感器，且所述X軸振動磁場檢測單元包括所述X軸振動檢測單元和X軸磁場檢測單元，所述Y軸振動磁場檢測單元包括所述Y軸振動檢測單元和Y軸磁場檢測單元，所述Z軸振動磁場檢測單元包括所述Z軸振動檢測單元和Z軸磁場檢測單元；所述振動磁場雙重傳感器包括基座、振動傳感部、振動傳感部導電焊針、磁傳感部和磁傳感部焊針，所述基座呈中空結構；所述振動傳感部包括彈性板、安裝于所述彈性板上的壓電片和磁性振子，所述彈性板的周沿支撐于所述基座上，所述中空結構為所述彈性板提供運動空間，受到震動時所述彈性板沿垂直所述彈性板的方向運動，以使所述磁性振子提供變化的磁場、所述壓電片產生振動信號；所述振動傳感部導電焊針，安裝于所述基座上并與所述壓電片電連接以輸出所述振動信號；所述磁傳感部包括安裝于所述基座上的PCB板和安裝于所述PCB板上的磁感應芯片，所述磁感應芯片的磁敏感方向與所述磁性振子的磁場方向平行，所述磁感應芯片依據磁性振子產生的變化的磁場產生磁變信號；所述磁傳感部焊針，安裝于所述基座上并與所述磁感應芯片電連接以輸出所述磁變信號。一方面，其中所述振動磁場雙重傳感器受到震動時所述彈性板帶動所述磁性振子沿垂直所述彈性板的方向運動，所述壓電片因變形輸出電壓信號同時，所述磁感應芯片感應所述磁性振子運動引起的磁性變化而輸出差分電壓信號，兩種輸出均可反應環境振動變化，在無振動發生時，即振動感應部無輸出時，可根據磁感應芯片是否有輸出來判斷環境磁場是否發生變化，可進行振動檢測和磁變檢測雙重功能，適用性廣，故本方案采用可同時檢測振動信號和磁變信號的振動磁場雙重傳感器構成所述振動檢測模塊和磁場檢測模塊。再者與現有技術相比，本發明所述彈性板沿其軸向振動，共振頻率低，彈性系數小，對微小振動也十分靈敏，檢測靈敏度高且結構簡單成本低。
[0023]其中，所述磁性振子位于所述彈性板的中心處。
[0024]其中，所述彈性板與所述PCB板位置相對布設，進一步增加所述PCB板上磁感應芯片感應磁場變化的靈敏度。其中，所述中空結構為開設于所述基座上的柱形孔，所述彈性板安裝于所述柱形孔的一端開口處，所述PCB板安裝于所述柱形孔的另一端開口處，結構簡單、便于組裝。其中，所述磁性振子包括連接體和至少一磁鐵塊，所述連接體連接于所述彈性板和磁鐵塊之間，使得所述磁鐵塊的大小不受彈性板大小的限制。
[0025]其中，所述彈性板呈薄片狀，具有中心活動區、環繞所述中心活動區的至少一個彈性臂以及環繞所述彈性臂的外沿支撐部，所述中心活動區、彈性臂及外沿支撐部之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的中心活動區、彈性臂及外沿支撐部，所述彈性板的外沿支撐部安裝于所述基座上。具體地，所述彈性臂有若干個，相鄰的彈性臂之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的彈性臂。具體地，相鄰間隙中的支撐橋沿所述中心活動區交錯分布。具體地，所述壓電片的內沿位于所述彈性板的中心活動區，所述壓電片的外沿位于所述彈性板的外沿支撐部。所述彈性板由金屬材料如不銹鋼、非金屬材料如塑料、金屬氧化物如氧化鋁、非金屬氧化物如二氧化硅，陶瓷材料或復合材料構成。
[0026]其中，所述壓電片由若干條狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀PZT壓電片沿所述彈性板的中心處呈放射狀分布。
[0027]其中，所述振動磁場雙重傳感器還包括設于所述基座上端面上的基體，所述基體上設有供所述壓電片和振動傳感部導電焊針電連接的導電線路，且所述基體為印刷電路板，所述彈性板粘貼或螺紋安裝于所述印刷電路板上。當然，所述基體也可以為金屬基體，此時，所述彈性板為彈性金屬板或聚合體柔性板，且所述彈性板激光焊接于所述基體上。
[0028]其中，所述振動磁場雙重傳感器還包括屏蔽蓋，所述屏蔽蓋蓋設于所述基座的端部并包覆于所述磁傳感部和振動傳感部外。
[0029]其中，所述磁感應芯片包括各向異性磁阻AMR磁感應芯片、巨磁阻GMR磁感應芯片、隧道磁阻TMR磁感應芯片、霍爾HALL效應磁敏感芯片或巨霍爾HALL效應磁敏感芯片。
[0030]其中，所述磁感應部包括至少兩段磁敏感膜，兩所述磁敏感膜沿水平或者豎直方向并行排列并通過所述PCB板電連接成惠斯通電橋。
[0031]本發明還提供了一種地震檢測方法，包括:(I)檢測某一檢測點處的X軸、Y軸、Z軸三個方向上的振動信號和磁變信號；(2)處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號；(3)依據所述報警信號報警。與現有技術相比，本發明通過從地磁變異，震動變異方面進行實時動態檢測，容易檢測且檢測精度高。
[0032]較佳地，所述步驟(I)還包括:檢測所述檢測點處的重力加速度信號，所述步驟(2)還包括:依據所述重力加速度信號產生報警信號。
[0033]較佳地，所述步驟(I)還包括:檢測所述檢測點處的地下水氡氣信號，所述步驟
(2)還包括:依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本發明第一實施例中所述地震檢測系統的結構框圖。
[0035]圖2是圖1中本發明所述振動檢測模塊的立體示意圖。
[0036]圖3是圖2中本發明所述振動傳感器的立體分解示意圖。
[0037]圖4是圖2中本發明所述振動傳感器的剖視圖。
[0038]圖5是本發明所述彈性板的立體示意圖。
[0039]圖6是圖1中本發明所述磁場檢測模塊的立體示意圖。
[0040]圖7是圖6中所述磁傳感器的立體分解示意圖。
[0041]圖8是圖6中所述磁感應芯片的立體示意圖。
[0042]圖9是本發明第二實施例中所述地震檢測系統的結構框圖。
[0043]圖10是圖9中所述振動磁場雙重傳感器的立體示意圖。
[0044]圖11是圖10中所述振動磁場雙重傳感器的剖視圖。
[0045]圖12是圖10中所述振動磁場雙重傳感器的分解示意圖。
[0046]圖13是圖10中所述振動磁場雙重傳感器之振動傳感部的部分結構示意圖。
[0047]圖14是所述振動磁場雙重傳感器之磁傳感部的第一實施例的結構示意圖。
[0048]圖15是所述振動磁場雙重傳感器之磁傳感部的第一實施例的結構不意圖。
[0049]圖16是本發明所述地震檢測方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0050]為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0051]參考圖1,本發明公開了一種地震檢測系統100，該地震檢測系統100包括振動檢測模塊101、磁場檢測模塊102、處理模塊103和報警模塊104，所述振動檢測模塊101包括X軸振動檢測單元201、Y軸振動檢測單元202和Z軸振動檢測單元203，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的振動信號；所述磁場檢測模塊102包括X軸磁場檢測單兀301、Y軸磁場檢測單元302和Z軸磁場檢測單元303，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的磁變信號；所述處理模塊103處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號；所述報警模塊104依據所述報警信號報警。與現有技術相比，本發明從地磁變異、震動變異方面進行實時動態檢測，檢測容易且檢測精度高。
[0052]較佳者，繼續參考圖1，所述地震檢測系統100還包括重力加速度檢測模塊105，用于檢測重力加速度變異以輸出重力加速度信號，所述處理模塊103處理所述重力加速度信號并依據所述重力加速度信號產生報警信號。
[0053]較佳者，繼續參考圖1，所述地震檢測系統100還包括地下水氡氣檢測模塊106，用于檢測地下水氡氣含量變異以輸出地下水氡氣信號，所述處理模塊103處理所述地下水氡氣信號并依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
[0054]參考圖3和圖4，所述X軸振動檢測單元201、Y軸振動檢測單元202和Z軸振動檢測單元203分別為安裝于所述振動檢測電路板21上的振動傳感器200且安裝于一振動檢測電路板21上。該方案中，所述X軸振動檢測單元201、Y軸振動檢測單元202和Z軸振動檢測單元203均獨立封裝好后安裝在振動檢測電路板21上，當然，所述X軸振動檢測單元201、Y軸振動檢測單元202和Z軸振動檢測單元203也可以封裝在一個殼體后安裝于所述振動檢測電路板21，也可以與其他器件封裝后安裝于所述振動檢測電路板21上。
[0055]繼續參考圖3和圖4，所述振動傳感器200包括第一基體111、第一彈性板12a、安裝于所述第一彈性板12a上的第一振子131和安裝于所述第一彈性板12a上的壓電片14,所述第一彈性板12a的周沿支撐于所述第一基體111上，所述第一基體111為中空結構并為所述第一彈性板12a提供運動空間，受到震動時所述第一彈性板12a沿垂直所述第一彈性板12a的方向運動并帶動所述第一振子131運動，并使所述壓電片14因變形產生振動信號。與現有技術相比，本發明所述第一彈性板12a沿其軸向振動，共振頻率低，彈性系數小，對微小振動也十分靈敏，檢測靈敏度高且結構簡單成本低。其中，所述第一振子131位于所述第一彈性板12a的中心處。當然，所述第一振子131也可以位于所述彈性板12的彈性臂處。
[0056]較佳者，繼續參考圖3和圖4，所述振動傳感器200還包括與所述第一彈性板12a結構相同且板面相對的第二彈性板12b，所述第二彈性板12b的周沿支撐于所述第一基體111上，所述第一彈性板12a安裝于所述第一基體111的上端面，所述第二彈性板12b安裝于所述第一基體111的下端面，所述第一振子131的一端安裝于所述第一彈性板12a上，另一端抵觸所述第二彈性板12b，以使所述第一振子131安裝于所述第一彈性板12a和第二彈性板12b之間并受所述第一彈性板12和第二彈性板12的振動而運動。受到振動時，所述第一彈性板12a沿其軸線振動并帶動所述第一振子131運動，所述第二彈性板12b振動并在所述第一振子131的影響下與所述第一彈性板12a聯動，此時所述第一振子131受所述第一彈性板12a和第二彈性板12b的振動而運動，并在所述第一振子131的重力影響增加第一彈性板12a和第二彈性板12b的振動幅度，檢測精度高。當然，所述第一振子131也可以一端安裝于所述第一彈性板12a上，另一端安裝于所述第二彈性板12b上或者臨近所述第二彈性板12b，或者所述第一振子131也可以一端安裝于所述第二彈性板12b上，另一端抵觸或者臨近所述第一彈性板12a。本實施例中，所述第一振子131為一質量塊，當然所述第一振子131也可以由多個質量塊構成，其可以分布于所述第一彈性板12a的中心處，也可以位于所述第一彈性板12a的彈性臂處。
[0057]更佳者，繼續參考圖3和圖4，所述第一基體111上還安裝有與所述第一基體111相對的第二基體112，所述第二基體112為中空結構，此時所述第一彈性板12a位于所述第二基體112下端面，所述第二基體112上端面上還安裝有第三彈性板12c，所述第三彈性板12c的周沿支撐于所述第二基體112上且與所述第一彈性板12a板面相對，所述第三彈性板12c與第一彈性板12a之間還設有第二振子132，所述第二振子132 —端安裝于所述第三彈性板12c上，另一端抵觸所述第一彈性板12a，并受所述第一彈性板12a和第三彈性板12c的振動運動。當然，所述第二振子132也可以一端安裝于所述第一彈性板12a上，另一端安裝于所述第三彈性板12c上或者臨近所述第三彈性板12c，或者第二振子132也可以一端安裝于所述第三彈性板上12c，另一端臨近所述第一彈性板12a。
[0058]參考圖5，所述第一彈性板12a呈薄片狀，具有中心活動區121、環繞所述中心活動區121的彈性臂122以及環繞所述彈性臂122的外沿支撐部123，所述中心活動區121、彈性臂122及外沿支撐部124之間均有一定的間隙125，所述間隙125中均分布有支撐橋124以連接相鄰的中心活動區121、彈性臂12及外沿支撐部123。繼續參考圖5，彈性板12的彈性臂122有四個，相鄰的彈性臂122之間均有一定的間隙125，所述間隙125中均分布有支撐橋124以連接相鄰的彈性臂122。每個間隙125中的支撐橋124有兩個。同一間隙125中的支撐橋沿所述中心活動區121均勻分布，相鄰間隙125中125的支撐橋124沿所述中心活動區121交錯分布。當然，所述彈性臂122也可以是一個、兩個、三個或其他數目，支撐橋124也可以依據實際要求增減。
[0059]參考圖3，所述壓電片14由若干條狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀PZT壓電片沿所述第一彈性板12a的中心處呈放射狀分布。當然，所述壓電片14的形狀并不限于此，所述壓電片14還可以為整體結構PZT壓電片。其中，所述壓電片14為有鉛壓電陶瓷鋯鈦酸鉛(PZT)壓電片、鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛(PMN-Pt)壓電片、無鉛壓電陶瓷鈦酸鋇(BT)無鉛壓電陶瓷或者鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷鈮鎳酸鉀(KNN)壓電片。所述壓電片14為d33或d31型壓電片。所述壓電片14為單層PZT壓電片或多層PZT壓電片。其中，所述壓電片14的內沿位于所述第一彈性板12a的中心活動區，所述壓電片的外沿位于所述第一彈性板12a的外沿支撐部。
[0060]較佳者，參考圖2和圖3，所述第一基體111還安裝有振動傳感器導電焊針15，所述振動傳感器導電焊針15與所述壓電片14電連接以輸出所述振動信號至所述振動檢測電路板21。
[0061 ] 其中，所述第一基體111和第二基體112均為印刷電路板，其上設置有電連接所述壓電片14和振動傳感器導電焊針15的導電線路，所述第一彈性板12a、第二彈性板122和第三彈性板123粘貼或螺紋安裝于所述印刷電路板上，當然，所述第一基體111和第二基體112還可以為金屬基體，所述第一彈性板12a、第二彈性板122和第三彈性板123為彈性金屬板或聚合體柔性板，且所述第一彈性板12a、第二彈性板122和第三彈性板123對應激光焊接于所述第一基體111和第二基體112上。其中，所述中空結構為開設于所述第一基體111和第二基體112上的柱形孔。
[0062]較佳者，參考圖2和圖3，所述振動傳感器200還包括屏蔽蓋，所述屏蔽蓋包括設于所述第一基體111之上端的上屏蔽蓋161和設于所述第二基體112之下端的下屏蔽蓋162，所述振動傳感器導電焊針15安裝于所述第一基體111上并穿過所述下屏蔽蓋162。其中，所述上屏蔽蓋161和下屏蔽蓋162的內表面均設有凸體163，以限制所述第二彈性板122和第三彈性板123的震動幅度。
[0063]參考圖6和圖7,所述磁場檢測模塊102還包括磁變檢測電路板22,所述X軸磁場檢測單元301、Y軸磁場檢測單元302和Z軸磁場檢測單元303分別為安裝于所述磁變檢測電路板22上的磁傳感器300。本實施例中，所述X軸磁場檢測單元301、Y軸磁場檢測單元302和Z軸磁場檢測單元303分別獨立封裝好后安裝于所述磁變檢測電路板22上，當然，也可以將X軸磁場檢測單元301、Υ軸磁場檢測單元302和Z軸磁場檢測單元303封裝在一個外殼內或者與其他器件封裝在一起后安裝于所述磁變檢測電路板22上。
[0064]繼續參考圖6和圖7，具體地，所述磁傳感器300包括PCB板31和安裝于所述PCB板31上的磁感應芯片32，所述磁感應芯片32感應磁場變化以產生磁變信號。具體地，所述磁感應芯片32包括各向異性磁阻AMR磁感應芯片、巨磁阻GMR磁感應芯片、隧道磁阻TMR磁感應芯片、霍爾HALL效應磁敏感芯片或巨霍爾HALL效應磁敏感芯片。具體地，參考圖8，所述磁感應芯片32包括至少兩段磁敏感膜321并通過所述PCB板31電連接成惠斯通電橋，兩所述磁敏感膜321可沿水平或者豎直方向并行排列，即所述磁感應芯片32可水平或者豎直安裝于所述PCB板上。具體地，所述PCB板31上安裝有磁傳感器焊針33，所述磁傳感器焊針33與所述磁感應芯片32電連接以輸出所述磁變信號至所述磁變檢測電路板22上。更具體地，所述磁傳感器300還包括殼體34，所述PCB板31安裝于所述殼體34內，所述磁傳感器焊針33安裝于所述PCB板31上并伸出所述殼體34。
[0065]參考圖9至圖13，為本發明所述地震檢測系統的第二實施例的部分示意圖，與第一實施例不同的是，在該實施例中，所述地震檢測系統100’還包括檢測電路板23，所述檢測電路板23上安裝有X軸振動磁場檢測單元401、Y軸振動磁場檢測單元402和Z軸振動磁場檢測單元403，所述X軸振動磁場檢測單元401、Y軸振動磁場檢測單元402和Z軸振動磁場檢測單元403分別為振動磁場雙重傳感器400，且所述X軸振動磁場檢測單元401包括所述X軸振動檢測單元和X軸磁場檢測單元，所述Y軸振動磁場檢測單元402包括所述Y軸振動檢測單元和Y軸磁場檢測單元，所述Z軸振動磁場檢測單元403包括所述Z軸振動檢測單元和Z軸磁場檢測單元。
[0066]參考圖10至圖14,所述振動磁場雙重傳感器400包括基座41、振動傳感部、磁傳感部、振動傳感部焊針412和磁傳感部導電焊針44，所述基座41呈中空結構，所述振動傳感部包括彈性板42、安裝于所述彈性板42上的壓電片14和磁性振子45，所述彈性板42的周沿支撐于所述基座41上，所述中空結構為所述彈性板42提供運動空間，受到震動時所述彈性板42沿垂直所述彈性板42的方向運動，所述磁性振子45隨之產生變化的磁場，所述壓電片14隨之產生電能以形成振動信號，所述振動傳感部導電焊針142安裝于所述基座41上并與所述壓電片14電連接以輸出所述振動信號；所述PCB板43上安裝有磁感應芯片32，所述磁感應芯片32依據周圍磁場的變化產生磁變信號，所述磁傳感部導電焊針44安裝于所述基座41上并與所述PCB板43電連接以輸出磁變信號。其中，在本實施例中所述磁性振子45安裝于所述彈性板42的中心處，當然，所述磁性振子45也可以由數個且分別安裝于所述彈性板42的其他位置。其中，所述彈性板42、壓電片14和磁感應芯片32分別與所述第一實施例中的第一彈性板12a、壓電片14和磁感應芯片32的結構相同，在此就不予詳述。
[0067]較佳者，參考圖11，所述彈性板42與所述PCB板43位置相對，進一步增加所述PCB板43上磁感應芯片感應磁場變化的靈敏度。具體地，參考圖11和圖12，所述中空結構為開設于所述基座41上的柱形孔，所述彈性板42安裝于所述柱形孔的一端開口處，所述PCB板43安裝于所述柱形孔的另一端開口處，結構簡單、便于組裝。
[0068]較佳者，參考圖11和圖12，所述基座41上蓋設有屏蔽蓋47，且所述屏蔽蓋47包覆所述磁傳感部和振動傳感部。
[0069]參考圖11和圖12，所述磁性振子45包括連接體451和磁鐵塊452，所述連接體451連接于所述彈性板42和磁鐵塊452之間，使得所述磁鐵塊452的大小不受彈性板42大小的限制。其中，所述磁鐵塊452可以是一塊或者多塊。
[0070]參考圖11至圖13，所述振動磁場雙重傳感器400還包括設于所述基座41上端面上的基體51，所述基體51為印刷電路板，其上設有電連接所述壓電片14和振動傳感部焊針412的導電線路，所述彈性板42粘貼或螺紋安裝于所述印刷電路板上，當然，所述彈性板42還可以為彈性金屬板或聚合體柔性板，此時所述基體51為金屬基體，且所述彈性板42激光焊接于所述基體51上。
[0071]較佳者，參考圖14，所述磁感應芯片3之兩磁敏感膜321沿水平方向并行排列于所述PCB板43上。
[0072]參考圖15，為本發明第三實施例，與第二實施例不同的是，在該實施例中，所述磁感應芯片32的兩所述磁敏感膜321沿豎直方向并行排列于所述PCB板431上。
[0073]參考圖16，本發明還公開了一種地震檢測方法，包括:(S1)檢測某一檢測點處的X軸、Y軸、Z軸三個方向上的振動信號和磁變信號；(S2)處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號；(S3)依據所述報警信號報警。與現有技術相t匕，本發明通過從地磁變異，震動變異方面進行實時動態檢測，檢測容易且檢測精度高。
[0074]較佳者，所述步驟(SI)還包括:檢測所述檢測點處的重力加速度信號，所述步驟
(S2)還包括:依據所述重力加速度信號產生報警信號。
[0075]較佳者，所述步驟(SI)還包括:檢測所述檢測點處的地下水氡氣信號，所述步驟
(S2)還包括:依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
[0076]以上所揭露的僅為本發明的優選實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種地震檢測系統，其特征在于，包括: 振動檢測模塊，包括X軸振動檢測單元、Y軸振動檢測單元和Z軸振動檢測單元,分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的振動信號； 磁場檢測模塊，包括X軸磁場檢測單元、Y軸磁場檢測單元和Z軸磁場檢測單元，分別檢測X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的磁變信號； 處理模塊，處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號; 報警模塊，依據所述報警信號報警。
2.如權利要求1所述的地震檢測系統，其特征在于，所述振動檢測模塊還包括振動檢測電路板，所述X軸振動檢測單元、Y軸振動檢測單元和Z軸振動檢測單元分別為安裝于所述振動檢測電路板上的振動傳感器，所述振動傳感器包括基體、彈性板、安裝于所述彈性板上的振子和安裝于所述彈性板上的壓電片，所述彈性板的周沿支撐于所述基體上，所述基體具有中空結構并為所述彈性板提供運動空間，受到震動時所述彈性板沿垂直所述彈性板的方向運動并帶動所述振子運動，以使所述壓電片因變形產生振動信號。
3.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述彈性板包括板面相對的第一彈性板和第二彈性板，所述壓電片安裝于所述第一彈性板上，所述振子包括位于第一彈性板和第二彈性板之間的第一振子，所述第一振子安裝于第一彈性板和/或第二彈性板上并受所述第一彈性板和第二彈性板的振動而運動。
4.如權利要求3所述的地震檢測系統，其特征在于，所述彈性板還包括與所述第一彈性板的板面相對的第三彈性板，所述振子包括位于所述第三彈性板與第一彈性板之間的第二振子，所述第二振子安裝于所述第三彈性板和/或第一彈性板上，并受所述第一彈性板和第三彈性板的振動而運動。
5.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述振子位于所述彈性板的中心處。
6.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述中空結構為開設于所述基體上的柱形孔。
7.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述彈性板呈薄片狀，具有中心活動區、環繞所述中心活動區的至少一個彈性臂以及環繞所述彈性臂的外沿支撐部，所述中心活動區、彈性臂及外沿支撐部之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的中心活動區、彈性臂及外沿支撐部，所述彈性板的外沿支撐部安裝于所述基體上。
8.如權利要求7所述的地震檢測系統，其特征在于，所述彈性臂有若干個，相鄰的彈性臂之間均有一定的間隙，所述間隙中均分布有支撐橋以連接相鄰的彈性臂。
9.如權利要求7所述的地震檢測系統，其特征在于，相鄰間隙中的支撐橋沿所述中心活動區交錯分布。
10.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述壓電片由若干條狀PZT壓電片連接而成，若干所述條狀PZT壓電片沿所述彈性板的中心處呈放射狀分布。
11.如權利要求2所述的地震檢測系統，其特征在于，所述基體還安裝有振動傳感器導電焊針，所述振動傳感器導電焊針與所述壓電片電連接以輸出所述振動信號至所述振動檢測電路板。
12.如權利要求11所述的地震檢測系統，其特征在于，所述振動傳感器還包括屏蔽蓋，所述屏蔽蓋蓋設于所述基體的端部并與所述基體的中空結構構成安裝所述彈性板的容置腔。
13.如權利要求12所述的地震檢測系統，其特征在于，所述屏蔽蓋包括設于所述基體之上端的上屏蔽蓋和設于所述基體之下端的下屏蔽蓋，所述振動傳感器導電焊針安裝于所述基體上并穿過所述下屏蔽蓋。
14.如權利要求1所述的地震檢測系統，其特征在于，所述磁場檢測模塊還包括磁變檢測電路板，所述X軸磁場檢測單元、Y軸磁場檢測單元和Z軸磁場檢測單元分別為安裝于所述磁變檢測電路板上的磁傳感器，所述磁傳感器包括PCB板和安裝于所述PCB板上的磁感應芯片，所述磁感應芯片感應磁場變化以產生磁變信號。
15.如權利要求14所述的地震檢測系統，其特征在于，所述磁感應芯片包括各向異性磁阻AMR磁感應芯片、巨磁阻GMR磁感應芯片、隧道磁阻TMR磁感應芯片、霍爾HALL效應磁敏感芯片或巨霍爾HALL效應磁敏感芯片。
16.如權利要求14所述的地震檢測系統，其特征在于，所述磁感應芯片包括至少兩段磁敏感膜，兩所述磁敏感膜沿水平或者豎直方向并行排列并通過所述PCB板電連接成惠斯通電橋。
17.如權利要求14所述的地震檢測系統，其特征在于，所述PCB板上安裝有磁傳感器焊針，所述磁傳感器焊針與所述磁感應芯片電連接以輸出所述磁變信號至所述磁變檢測電路板上。
18.如權利要求17所述的地震檢測系統，其特征在于，所述磁傳感器還包括殼體，所述PCB板安裝于所述殼體內，所述磁傳感器焊針安裝于所述PCB板上并伸出所述殼體。
19.如權利要求1所述的地震檢測系統，其特征在于，所述地震檢測系統還包括重力加速度檢測模塊，用于檢測重力加速度變異以輸出重力加速度信號，所述處理模塊處理所述重力加速度信號并依據所述重力加速度信號產生報警信號。
20.如權利要求1所述的地震檢測系統，其特征在于，所述地震檢測系統還包括地下水氡氣檢測模塊，用于檢測地下水氡氣含量變異以輸出地下水氡氣信號，所述處理模塊處理所述地下水氡氣信號并依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
21.如權利要求1所述的地震檢測系統，其特征在于，所述地震檢測系統還包括檢測電路板，所述檢測電路板上安裝有X軸振動磁場檢測單元、Y軸振動磁場檢測單元和Z軸振動磁場檢測單元，X軸振動磁場檢測單元、Y軸振動磁場檢測單元和Z軸振動磁場檢測單元分別為振動磁場雙重傳感器，且所述X軸振動磁場檢測單元包括所述X軸振動檢測單元和X軸磁場檢測單元，所述Y軸振動磁場檢測單元包括所述Y軸振動檢測單元和Y軸磁場檢測單元，所述Z軸振動磁場檢測單元包括所述Z軸振動檢測單元和Z軸磁場檢測單元；所述振動磁場雙重傳感器包括基座、振動傳感部、振動傳感部導電焊針、磁傳感部和磁傳感部焊針，所述基座呈中空結構；所述振動傳感部包括彈性板、安裝于所述彈性板上的壓電片和磁性振子，所述彈性板的周沿支撐于所述基座上，所述中空結構為所述彈性板提供運動空間，受到震動時所述彈性板沿垂直所述彈性板的方向運動，以使所述磁性振子提供變化的磁場、所述壓電片產生振動信號；所述振動傳感部導電焊針，安裝于所述基座上并與所述壓電片電連接以輸出所述振動信號；所述磁傳感部包括安裝于所述基座上的PCB板和安裝于所述PCB板上的磁感應芯片，所述磁感應芯片的磁敏感方向與所述磁性振子的磁場方向平行，所述磁感應芯片依據磁性振子產生的變化的磁場產生磁變信號；所述磁傳感部焊針，安裝于所述基座上并與所述磁感應芯片電連接以輸出所述磁變信號。
22.如權利要求21所述的地震檢測系統，其特征在于，所述磁性振子位于所述彈性板的中心處。
23.如權利要求21所述的地震檢測系統，其特征在于，所述彈性板與所述PCB板位置相對布設。
24.如權利要求23所述的地震檢測系統，其特征在于，所述中空結構為開設于所述基座上的柱形孔，所述彈性板安裝于所述柱形孔的一端開口處，所述PCB板安裝于所述柱形孔的另一端開口處。
25.如權利要求21所述的地震檢測系統，其特征在于，還包括屏蔽蓋，所述屏蔽蓋蓋設于所述基座的端部并包覆于所述磁傳感部和振動傳感部外。
26.一種地震檢測方法，其特征在于，包括: (1)檢測某一檢測點處的X軸、Y軸、Z軸三個方向上的振動信號和磁變信號； (2)處理所述振動信號和磁變信號并依據所述振動信號和磁變信號產生報警信號； (3)依據所述報警信號報警。
27.如權利要求26所述的地震檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)還包括:檢測所述檢測點處的重力加速度信號，所述步驟(2)還包括:依據所述重力加速度信號產生報警信號。
28.如權利要求26所述的地震檢測方法，其特征在于，所述步驟(I)還包括:檢測所述檢測點處的地下水氡氣信號，所述步驟(2)還包括:依據所述地下水氡氣信號產生報警信號。
【文檔編號】G01V1/00GK104181578SQ201310199226
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月24日 優先權日:2013年5月24日
【發明者】劉樂杰, 彭春雷 申請人:北京嘉岳同樂極電子有限公司