微地震地聲監測儀的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于地震監測儀器領域，涉及一種微地震地聲監測儀，其采用無線電傳輸信號，智能化的對礦山采空區域地下巖層發生形變時產生的聲波進行監測和預警。
【背景技術】
[0002]只要有礦山開采行為，就會形成采空區，而且是采多少礦石或煤炭就會形成多少空間的采空區，近幾年每年的煤炭及礦石產量在數億噸以上，因采礦造成的采空區及由此引發的地質沉陷災害，在面積上呈擴大趨勢，受災人口也是逐年增加，若發生地震后果更是不堪設想。
[0003]現有的用于礦山井下地聲監測儀一般由前端聲音探頭和數據處理分站組成，數據分站一般由濾波放大電路、AD轉換器、電源轉換器組成，數據分站可以支持接入多組前端聲音探頭;使用時采用外部電源進行供電，同時采用電纜將前端聲音探頭的模擬信號傳輸至數據分站，數據分站處理來自前端聲音探頭的模擬信號，對模擬信號進行放大、濾波轉換成數字信號，然后通過其他數字信號電纜將數據傳輸至計算機。
[0004]而目前現有的地聲監測儀普遍具有以下缺點:(I)傳感器采用電纜方式輸出模擬信號，抗干擾性能差、準確度低；(2)普遍采用外部電源供電和有線電纜傳輸信號，由于礦山井下環境惡劣，容易使電源或信號線路短路或斷路，降低監測系統的可靠性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服上述已有技術的不足，提供一種微地震地聲監測儀，是基于數字化和無線電信號傳輸的、內置電源的智能地聲監測儀。
[0006]本發明為了實現上述目的所采用的技術方案是，
一種微地震地聲監測儀，包括外殼、聲音傳感器、功率放大器、MCU微控制器、無線信號傳輸電路、電源、蓄電池、電池管理電路以及印制電路板，聲音傳感器、功率放大器、MCU微控制器、無線信號傳輸電路、電源、蓄電池、電池管理電路安裝于印刷電路板上，
聲音傳感器采用4522P型雙電容全指向駐極體電容咪頭，
功率放大器采用美國Texas Instruments公司的LM386型低電壓功率放大器 MCU微控制器采用ST公司的STM32F103芯片，
無線信號傳輸電路采用美國Digi Internat1nal公司的XBee-PRO (S2)模組，XBee-PRO (S2)模組采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信協議且內部集成MCU控制器，XBee-PRO (S2)模組供電電壓為2.1_3.6V，無線電傳輸距離大于100m，具有UART通信接口，
所述LM386型低電壓功率放大器的第3腳(信號輸入)連接4522P型雙電容咪頭的正極，在LM386其它管腳連接電容和電阻實現聲音信號的放大和濾波，
蓄電池采用型號為26650的磷酸鐵鋰電池，
電池管理電路采用型號為CN3705多類型電池充電管理集成電路， 所述LM386型低電壓功率放大器的第5腳連接MCU微控制器STM32F103的第14腳(PAO)，實現ADC模數轉換功能。
[0007]MCU微控制器STM32F103的第16腳、第17腳連接XBee-PRO (S2)模組的第2腳和第3腳，實現MCU微控制器與無線信號傳輸電路的通信功能。
[0008]26650的磷酸鐵鋰蓄電池統一經過CN3705多類型電池充電管理集成電路給各個功能電路供電。
[0009]本發明的有益效果是:
(I)本發明通過采用無線電傳輸信號的方式提高了監測信號的準確度，降低了監測信號的干擾。
[0010](2)本發明通過無線信號傳輸方式和內置蓄電池的方式大幅度提高了監測系統的可靠性。
[0011](3)本發明通過多點監測以及無線自組網和智能聯合計算，提高了礦山井下巖層形變有關聲波監測的可靠性和準確性，實現了礦山井下巖層形變監測的數字化和智能化。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明機械結構示意圖。
[0013]圖2是本發明在監測現場的布置平面圖。
[0014]圖3是本發明中傳感器電路連接示意圖。
[0015]圖4是本發明中電源管理電路連接示意圖。
[0016]圖中:1、外殼;2、聲音傳感器;3、功率放大器;4、M⑶微控制器;5、無線信號傳輸電路;6、電源;7、蓄電池;8、電池管理電路;9、印制電路板；10、礦山井下采空區域；11、礦山井下采空區巖層;12、微地震地聲監測儀。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步的說明:
微地震地聲監測儀，如圖1所示，包括外殼1、聲音傳感器2、功率放大器3、MCU微控制器
4、無線信號傳輸電路5、電源6、蓄電池7、電池管理電路8以及印制電路板9，所述外殼I采用塑料制作而成，印制電路板9通過螺絲固定在外殼I的底部，聲音傳感器2、功率放大器3、MCU微控制器4、無線信號傳輸電路5、電源6以及電池管理電路8焊接于印刷電路板9上，蓄電池7通過電池固定盒固定在印制電路板上。
[0018]聲音傳感器2采用4522P型雙電容全指向駐極體電容咪頭，諧振頻率范圍為20 -16，000取，操作電壓范圍為2-10￥，信噪比大于等于58(^4，靈敏度為-36(^?-50dB;聲音傳感器2與功率放大器3和電源6的輸入端連接；
功率放大器3采用采用美國Texas Instruments公司的LM386型低電壓功率放大器，供電范圍為5-18V，電壓增益為20到200，失真度為0.2%;功率放大器3的第3腳(信號輸入)連接4522P型雙電容咪頭的正極，功率放大器3的第I腳、第5腳、第7腳、第8腳焊接由電阻和電容組成的濾波器，實現信號噪聲的濾除；
MCU微控制器4采用ST公司的STM32F103芯片，供電電壓為2.0-3.6V，運算頻率為72MHz，內置FLASH為64K，內置SRAM為20K，集成12位ADC模數轉化器，M⑶微控制器4的ADC模數轉換器接口 STM32F103的第14腳(PAO)連接功率放大器3的第5腳，實現模擬信號與數字信號的轉換，
無線信號傳輸電路5采用美國Digi Internat1nal公司的XBee-PRO (S2)模組，XBee-PRO (S2)模組采用Ember公司EM250芯片，EM250芯片采用Zigbee通信協議且內部集成MCU控制器，XBee-PRO (S2