地震检测系统及检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种地震检测系统，该地震检测系统包括振动检测模块、磁场检测模块、处理模块和报警模块，所述振动检测模块包括X轴振动检测单元、Y轴振动检测单元和Z轴振动检测单元，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的振动信号；所述磁场检测模块包括X轴磁场检测单元、Y轴磁场检测单元和Z轴磁场检测单元，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的磁变信号；所述处理模块处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号；所述报警模块依据所述报警信号报警。与现有技术相比，本发明从地磁变异、震动变异方面实时动态检测地震，容易检测且检测精度高。另，本发明还公开了一种地震检测方法。
【专利说明】地震检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微纳电子【技术领域】，具体涉及一种地震检测系统及检测方法。
【背景技术】
[0002]随着地震学和地震预报研究以及大震后快速响应等工作的进一步开展，对地震检测工作提出了愈来愈高的要求，然而现在的地震检测设备不但结构复杂，而且检测手段单一、精度差，无法及时准确的检测地震发生，例如中国专利文件CN201110390546揭露了一种地震检测方法及系统，该地震检测方法及系统仅能从张量测量及应变测量两方面进行地震检测，然而由于地震是一个很复杂的物理化学过程，地震过程中，张量及应变十分微小，因此对测量精度要求高，使得该地震检测系统在精确度上无法满足现有需要。故需要一种解决上述问题的检测精度高的地震检测系统及检测方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种地震检测系统，该地震检测系统可从地磁变异，震动变异方面进行实时动态检测，检测精度高。
[0004]本发明的另一目的是提供一种地震检测方法，该地震检测方法可从地磁变异，震动变异方面进行实时动态检测，检测精度高。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种地震检测系统，该地震检测系统包括振动检测模块、磁场检测模块、处理模块和报警模块，所述振动检测模块包括X轴振动检测单元、Y轴振动检测单元和Z轴振动检测单元，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的振动信号；所述磁场检测模块包括X轴磁场检测单元、Y轴磁场检测单元和Z轴磁场检测单元，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的磁变信号；所述处理模块处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号；所述报警模块依据所述报警信号报警。与现有技术相比，本发明通过从地磁变异，震动变异方面进行实时动态检测，容易检测且检测精度高。
[0006]较佳地，所述振动检测模块还包括振动检测电路板，所述X轴振动检测单元、Y轴振动检测单元和Z轴振动检测单元分别为安装于所述振动检测电路板上的振动传感器，所述振动传感器包括基体、弹性板、安装于所述弹性板上的振子和安装于所述弹性板上的压电片，所述弹性板的周沿支撑于所述基体上，所述基体为中空结构并为所述弹性板提供运动空间，受到震动时所述弹性板沿垂直所述弹性板的方向运动并带动所述振子运动，且使所述压电片因变形产生振动信号。与现有技术相比，本发明所述弹性板沿其轴向振动，共振频率低，弹性系数小，对微小振动也十分灵敏，检测灵敏度高且结构简单成本低。
[0007]具体地，所述弹性板包括板面相对的第一弹性板和第二弹性板，所述压电片安装于所述第一弹性板上，所述振子包括位于第一弹性板和第二弹性板之间的第一振子，所述第一振子安装于第一弹性板和/或第二弹性板上并受所述第一弹性板和第二弹性板的振动而运动。其中，所述第一振子的一端安装于所述第一弹性板上时，另一端也可以安装于所述第二弹性板上或者与所述第二弹性板相抵触或者临近所述第二弹性板(即与所述第二弹性板具有一个较小的距离)，受到振动时所述第一弹性板和第二弹性板沿其轴线振动并带动所述第一振子运动，且在第一振子的作用下，不但使得第一弹性板和第二弹性板产生联动，而且增加了第一弹性板和第二弹性板的振动幅度，检测精度高。当然，所述第一振子的一端也可以安装于所述第二弹性板上，另一端与所述第一弹性板相抵触或者与所述第一弹性板之间具有较小的距离，其工作原理与上一方案相似。其中，所述第一振子可以有一个也可以由多个，可以分布于所述弹性板的中心处，也可以位于所述弹性板的弹性臂处。
[0008]更具体地，所述弹性板还包括与所述第一弹性板的板面相对的第三弹性板，所述振子包括位于所述第三弹性板与第一弹性板之间的第二振子，所述第二振子安装于所述第三弹性板和/或第一弹性板上，并受所述第一弹性板和第三弹性板的振动运动。其中，所述第二振子的一端可以安装于所述第一弹性板上时，所述第二振子的另一端安装于所述第三弹性板上或者与所述第三弹性板相抵触或者临近所述第三弹性板，受到振动时，所述第一弹性板和第三弹性板沿其轴线振动并带动所述第二振子运动，所述第二振子在受所述第一弹性板和第三弹性板的振动而运动，而所述第二振子的影响下产生联动并有效增加其所述第一弹性板和第三弹性板的振动幅度，检测精度高。当然，所述第二振子也可以一端安装于所述第三弹性板上，另一端与所述第一弹性板相抵触或者与所述第一弹性板之间具有较小的距离，其工作原理与上一方案相似。
[0009]具体地，所述振子位于所述弹性板的中心处。当然，所述振子也可以位于所述弹性板的弹性臂处。
[0010]具体地，所述中空结构为开设于所述基体上的柱形孔。
[0011]具体地，所述弹性板呈薄片状，具有中心活动区、环绕所述中心活动区的至少一个弹性臂以及环绕所述弹性臂的外沿支撑部，所述中心活动区、弹性臂及外沿支撑部之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的中心活动区、弹性臂及外沿支撑部，所述弹性板的外沿支撑部安装于所述基体上。更具体地，所述弹性臂有若干个，相邻的弹性臂之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的弹性臂。相邻间隙中的支撑桥沿所述中心活动区交错分布。所述弹性板由金属材料如不锈钢、非金属材料如塑料、金属氧化物如氧化铝、非金属氧化物如二氧化硅、陶瓷材料或复合材料构成。
[0012]具体地，所述压电片由若干条状PZT压电片连接而成，若干所述条状PZT压电片沿所述弹性板的中心处呈放射状分布。
[0013]具体地，所述基体还安装有振动传感器导电焊针，所述振动传感器导电焊针与所述压电片电连接以输出所述振动信号至所述振动检测电路板。所述振动传感器导电焊针将所述振动信号从振动传感器输送至振动检测电路板上。
[0014]具体地，所述振动传感器还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖盖设于所述基体的端部并与所述基体的中空结构构成安装所述弹性板的容置腔。更具体地，所述屏蔽盖包括设于所述基体之上端的上屏蔽盖和设于所述基体之下端的下屏蔽盖，所述振动传感器导电焊针安装于所述基体上并穿过所述下屏蔽盖。
[0015]较佳地，所述磁场检测模块还包括磁变检测电路板，所述X轴磁场检测单元、Y轴磁场检测单元和Z轴磁场检测单元分别为安装于所述磁变检测电路板上的磁传感器，所述磁传感器包括PCB板和安装于所述PCB板上的磁感应芯片，所述磁感应芯片感应磁场变化以产生磁变信号。
[0016]具体地，所述磁感应芯片包括各向异性磁阻AMR磁感应芯片、巨磁阻GMR磁感应芯片、隧道磁阻TMR磁感应芯片、霍尔HALL效应磁敏感芯片或巨霍尔HALL效应磁敏感芯片。
[0017]具体地，所述磁感应芯片包括至少两段磁敏感膜，两所述磁敏感膜沿水平或者竖直方向并行排列并通过所述PCB板电连接成惠斯通电桥。
[0018]具体地，所述PCB板上安装有磁传感器焊针，所述磁传感器焊针与所述磁感应芯片电连接以输出所述磁变信号至所述磁变检测电路板上，所述磁传感器焊针将所述磁变信号从磁传感器输送至磁变检测电路板上。
[0019]更具体地，所述磁传感器还包括壳体，所述PCB板安装于所述壳体内，所述磁传感器焊针安装于所述PCB板上并伸出所述壳体。
[0020]较佳地，所述地震检测系统还包括重力加速度检测模块，用于检测重力加速度变异以输出重力加速度信号，所述处理模块处理所述重力加速度信号并依据所述重力加速度信号产生报警信号。
[0021]较佳地，所述地震检测系统还包括地下水氡气检测模块，用于检测地下水氡气含量变异以输出地下水氡气信号，所述处理模块处理所述地下水氡气信号并依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
[0022]较佳地，所述地震检测系统还包括检测电路板，所述检测电路板上安装有X轴振动磁场检测单元、Y轴振动磁场检测单元和Z轴振动磁场检测单元，X轴振动磁场检测单元、Y轴振动磁场检测单元和Z轴振动磁场检测单元分别为振动磁场双重传感器，且所述X轴振动磁场检测单元包括所述X轴振动检测单元和X轴磁场检测单元，所述Y轴振动磁场检测单元包括所述Y轴振动检测单元和Y轴磁场检测单元，所述Z轴振动磁场检测单元包括所述Z轴振动检测单元和Z轴磁场检测单元；所述振动磁场双重传感器包括基座、振动传感部、振动传感部导电焊针、磁传感部和磁传感部焊针，所述基座呈中空结构；所述振动传感部包括弹性板、安装于所述弹性板上的压电片和磁性振子，所述弹性板的周沿支撑于所述基座上，所述中空结构为所述弹性板提供运动空间，受到震动时所述弹性板沿垂直所述弹性板的方向运动，以使所述磁性振子提供变化的磁场、所述压电片产生振动信号；所述振动传感部导电焊针，安装于所述基座上并与所述压电片电连接以输出所述振动信号；所述磁传感部包括安装于所述基座上的PCB板和安装于所述PCB板上的磁感应芯片，所述磁感应芯片的磁敏感方向与所述磁性振子的磁场方向平行，所述磁感应芯片依据磁性振子产生的变化的磁场产生磁变信号；所述磁传感部焊针，安装于所述基座上并与所述磁感应芯片电连接以输出所述磁变信号。一方面，其中所述振动磁场双重传感器受到震动时所述弹性板带动所述磁性振子沿垂直所述弹性板的方向运动，所述压电片因变形输出电压信号同时，所述磁感应芯片感应所述磁性振子运动引起的磁性变化而输出差分电压信号，两种输出均可反应环境振动变化，在无振动发生时，即振动感应部无输出时，可根据磁感应芯片是否有输出来判断环境磁场是否发生变化，可进行振动检测和磁变检测双重功能，适用性广，故本方案采用可同时检测振动信号和磁变信号的振动磁场双重传感器构成所述振动检测模块和磁场检测模块。再者与现有技术相比，本发明所述弹性板沿其轴向振动，共振频率低，弹性系数小，对微小振动也十分灵敏，检测灵敏度高且结构简单成本低。
[0023]其中，所述磁性振子位于所述弹性板的中心处。
[0024]其中，所述弹性板与所述PCB板位置相对布设，进一步增加所述PCB板上磁感应芯片感应磁场变化的灵敏度。其中，所述中空结构为开设于所述基座上的柱形孔，所述弹性板安装于所述柱形孔的一端开口处，所述PCB板安装于所述柱形孔的另一端开口处，结构简单、便于组装。其中，所述磁性振子包括连接体和至少一磁铁块，所述连接体连接于所述弹性板和磁铁块之间，使得所述磁铁块的大小不受弹性板大小的限制。
[0025]其中，所述弹性板呈薄片状，具有中心活动区、环绕所述中心活动区的至少一个弹性臂以及环绕所述弹性臂的外沿支撑部，所述中心活动区、弹性臂及外沿支撑部之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的中心活动区、弹性臂及外沿支撑部，所述弹性板的外沿支撑部安装于所述基座上。具体地，所述弹性臂有若干个，相邻的弹性臂之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的弹性臂。具体地，相邻间隙中的支撑桥沿所述中心活动区交错分布。具体地，所述压电片的内沿位于所述弹性板的中心活动区，所述压电片的外沿位于所述弹性板的外沿支撑部。所述弹性板由金属材料如不锈钢、非金属材料如塑料、金属氧化物如氧化铝、非金属氧化物如二氧化硅，陶瓷材料或复合材料构成。
[0026]其中，所述压电片由若干条状PZT压电片连接而成，若干所述条状PZT压电片沿所述弹性板的中心处呈放射状分布。
[0027]其中，所述振动磁场双重传感器还包括设于所述基座上端面上的基体，所述基体上设有供所述压电片和振动传感部导电焊针电连接的导电线路，且所述基体为印刷电路板，所述弹性板粘贴或螺纹安装于所述印刷电路板上。当然，所述基体也可以为金属基体，此时，所述弹性板为弹性金属板或聚合体柔性板，且所述弹性板激光焊接于所述基体上。
[0028]其中，所述振动磁场双重传感器还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖盖设于所述基座的端部并包覆于所述磁传感部和振动传感部外。
[0029]其中，所述磁感应芯片包括各向异性磁阻AMR磁感应芯片、巨磁阻GMR磁感应芯片、隧道磁阻TMR磁感应芯片、霍尔HALL效应磁敏感芯片或巨霍尔HALL效应磁敏感芯片。
[0030]其中，所述磁感应部包括至少两段磁敏感膜，两所述磁敏感膜沿水平或者竖直方向并行排列并通过所述PCB板电连接成惠斯通电桥。
[0031]本发明还提供了一种地震检测方法，包括:(I)检测某一检测点处的X轴、Y轴、Z轴三个方向上的振动信号和磁变信号；(2)处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号；(3)依据所述报警信号报警。与现有技术相比，本发明通过从地磁变异，震动变异方面进行实时动态检测，容易检测且检测精度高。
[0032]较佳地，所述步骤(I)还包括:检测所述检测点处的重力加速度信号，所述步骤(2)还包括:依据所述重力加速度信号产生报警信号。
[0033]较佳地，所述步骤(I)还包括:检测所述检测点处的地下水氡气信号，所述步骤
(2)还包括:依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明第一实施例中所述地震检测系统的结构框图。
[0035]图2是图1中本发明所述振动检测模块的立体示意图。
[0036]图3是图2中本发明所述振动传感器的立体分解示意图。
[0037]图4是图2中本发明所述振动传感器的剖视图。
[0038]图5是本发明所述弹性板的立体示意图。
[0039]图6是图1中本发明所述磁场检测模块的立体示意图。
[0040]图7是图6中所述磁传感器的立体分解示意图。
[0041]图8是图6中所述磁感应芯片的立体示意图。
[0042]图9是本发明第二实施例中所述地震检测系统的结构框图。
[0043]图10是图9中所述振动磁场双重传感器的立体示意图。
[0044]图11是图10中所述振动磁场双重传感器的剖视图。
[0045]图12是图10中所述振动磁场双重传感器的分解示意图。
[0046]图13是图10中所述振动磁场双重传感器之振动传感部的部分结构示意图。
[0047]图14是所述振动磁场双重传感器之磁传感部的第一实施例的结构示意图。
[0048]图15是所述振动磁场双重传感器之磁传感部的第一实施例的结构不意图。
[0049]图16是本发明所述地震检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0050]为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0051]参考图1,本发明公开了一种地震检测系统100，该地震检测系统100包括振动检测模块101、磁场检测模块102、处理模块103和报警模块104，所述振动检测模块101包括X轴振动检测单元201、Y轴振动检测单元202和Z轴振动检测单元203，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的振动信号；所述磁场检测模块102包括X轴磁场检测单兀301、Y轴磁场检测单元302和Z轴磁场检测单元303，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的磁变信号；所述处理模块103处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号；所述报警模块104依据所述报警信号报警。与现有技术相比，本发明从地磁变异、震动变异方面进行实时动态检测，检测容易且检测精度高。
[0052]较佳者，继续参考图1，所述地震检测系统100还包括重力加速度检测模块105，用于检测重力加速度变异以输出重力加速度信号，所述处理模块103处理所述重力加速度信号并依据所述重力加速度信号产生报警信号。
[0053]较佳者，继续参考图1，所述地震检测系统100还包括地下水氡气检测模块106，用于检测地下水氡气含量变异以输出地下水氡气信号，所述处理模块103处理所述地下水氡气信号并依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
[0054]参考图3和图4，所述X轴振动检测单元201、Y轴振动检测单元202和Z轴振动检测单元203分别为安装于所述振动检测电路板21上的振动传感器200且安装于一振动检测电路板21上。该方案中，所述X轴振动检测单元201、Y轴振动检测单元202和Z轴振动检测单元203均独立封装好后安装在振动检测电路板21上，当然，所述X轴振动检测单元201、Y轴振动检测单元202和Z轴振动检测单元203也可以封装在一个壳体后安装于所述振动检测电路板21，也可以与其他器件封装后安装于所述振动检测电路板21上。
[0055]继续参考图3和图4，所述振动传感器200包括第一基体111、第一弹性板12a、安装于所述第一弹性板12a上的第一振子131和安装于所述第一弹性板12a上的压电片14,所述第一弹性板12a的周沿支撑于所述第一基体111上，所述第一基体111为中空结构并为所述第一弹性板12a提供运动空间，受到震动时所述第一弹性板12a沿垂直所述第一弹性板12a的方向运动并带动所述第一振子131运动，并使所述压电片14因变形产生振动信号。与现有技术相比，本发明所述第一弹性板12a沿其轴向振动，共振频率低，弹性系数小，对微小振动也十分灵敏，检测灵敏度高且结构简单成本低。其中，所述第一振子131位于所述第一弹性板12a的中心处。当然，所述第一振子131也可以位于所述弹性板12的弹性臂处。
[0056]较佳者，继续参考图3和图4，所述振动传感器200还包括与所述第一弹性板12a结构相同且板面相对的第二弹性板12b，所述第二弹性板12b的周沿支撑于所述第一基体111上，所述第一弹性板12a安装于所述第一基体111的上端面，所述第二弹性板12b安装于所述第一基体111的下端面，所述第一振子131的一端安装于所述第一弹性板12a上，另一端抵触所述第二弹性板12b，以使所述第一振子131安装于所述第一弹性板12a和第二弹性板12b之间并受所述第一弹性板12和第二弹性板12的振动而运动。受到振动时，所述第一弹性板12a沿其轴线振动并带动所述第一振子131运动，所述第二弹性板12b振动并在所述第一振子131的影响下与所述第一弹性板12a联动，此时所述第一振子131受所述第一弹性板12a和第二弹性板12b的振动而运动，并在所述第一振子131的重力影响增加第一弹性板12a和第二弹性板12b的振动幅度，检测精度高。当然，所述第一振子131也可以一端安装于所述第一弹性板12a上，另一端安装于所述第二弹性板12b上或者临近所述第二弹性板12b，或者所述第一振子131也可以一端安装于所述第二弹性板12b上，另一端抵触或者临近所述第一弹性板12a。本实施例中，所述第一振子131为一质量块，当然所述第一振子131也可以由多个质量块构成，其可以分布于所述第一弹性板12a的中心处，也可以位于所述第一弹性板12a的弹性臂处。
[0057]更佳者，继续参考图3和图4，所述第一基体111上还安装有与所述第一基体111相对的第二基体112，所述第二基体112为中空结构，此时所述第一弹性板12a位于所述第二基体112下端面，所述第二基体112上端面上还安装有第三弹性板12c，所述第三弹性板12c的周沿支撑于所述第二基体112上且与所述第一弹性板12a板面相对，所述第三弹性板12c与第一弹性板12a之间还设有第二振子132，所述第二振子132 —端安装于所述第三弹性板12c上，另一端抵触所述第一弹性板12a，并受所述第一弹性板12a和第三弹性板12c的振动运动。当然，所述第二振子132也可以一端安装于所述第一弹性板12a上，另一端安装于所述第三弹性板12c上或者临近所述第三弹性板12c，或者第二振子132也可以一端安装于所述第三弹性板上12c，另一端临近所述第一弹性板12a。
[0058]参考图5，所述第一弹性板12a呈薄片状，具有中心活动区121、环绕所述中心活动区121的弹性臂122以及环绕所述弹性臂122的外沿支撑部123，所述中心活动区121、弹性臂122及外沿支撑部124之间均有一定的间隙125，所述间隙125中均分布有支撑桥124以连接相邻的中心活动区121、弹性臂12及外沿支撑部123。继续参考图5，弹性板12的弹性臂122有四个，相邻的弹性臂122之间均有一定的间隙125，所述间隙125中均分布有支撑桥124以连接相邻的弹性臂122。每个间隙125中的支撑桥124有两个。同一间隙125中的支撑桥沿所述中心活动区121均匀分布，相邻间隙125中125的支撑桥124沿所述中心活动区121交错分布。当然，所述弹性臂122也可以是一个、两个、三个或其他数目，支撑桥124也可以依据实际要求增减。
[0059]参考图3，所述压电片14由若干条状PZT压电片连接而成，若干所述条状PZT压电片沿所述第一弹性板12a的中心处呈放射状分布。当然，所述压电片14的形状并不限于此，所述压电片14还可以为整体结构PZT压电片。其中，所述压电片14为有铅压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)压电片、铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-Pt)压电片、无铅压电陶瓷钛酸钡(BT)无铅压电陶瓷或者铌酸盐系无铅压电陶瓷铌镍酸钾(KNN)压电片。所述压电片14为d33或d31型压电片。所述压电片14为单层PZT压电片或多层PZT压电片。其中，所述压电片14的内沿位于所述第一弹性板12a的中心活动区，所述压电片的外沿位于所述第一弹性板12a的外沿支撑部。
[0060]较佳者，参考图2和图3，所述第一基体111还安装有振动传感器导电焊针15，所述振动传感器导电焊针15与所述压电片14电连接以输出所述振动信号至所述振动检测电路板21。
[0061 ] 其中，所述第一基体111和第二基体112均为印刷电路板，其上设置有电连接所述压电片14和振动传感器导电焊针15的导电线路，所述第一弹性板12a、第二弹性板122和第三弹性板123粘贴或螺纹安装于所述印刷电路板上，当然，所述第一基体111和第二基体112还可以为金属基体，所述第一弹性板12a、第二弹性板122和第三弹性板123为弹性金属板或聚合体柔性板，且所述第一弹性板12a、第二弹性板122和第三弹性板123对应激光焊接于所述第一基体111和第二基体112上。其中，所述中空结构为开设于所述第一基体111和第二基体112上的柱形孔。
[0062]较佳者，参考图2和图3，所述振动传感器200还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖包括设于所述第一基体111之上端的上屏蔽盖161和设于所述第二基体112之下端的下屏蔽盖162，所述振动传感器导电焊针15安装于所述第一基体111上并穿过所述下屏蔽盖162。其中，所述上屏蔽盖161和下屏蔽盖162的内表面均设有凸体163，以限制所述第二弹性板122和第三弹性板123的震动幅度。
[0063]参考图6和图7,所述磁场检测模块102还包括磁变检测电路板22,所述X轴磁场检测单元301、Y轴磁场检测单元302和Z轴磁场检测单元303分别为安装于所述磁变检测电路板22上的磁传感器300。本实施例中，所述X轴磁场检测单元301、Y轴磁场检测单元302和Z轴磁场检测单元303分别独立封装好后安装于所述磁变检测电路板22上，当然，也可以将X轴磁场检测单元301、Υ轴磁场检测单元302和Z轴磁场检测单元303封装在一个外壳内或者与其他器件封装在一起后安装于所述磁变检测电路板22上。
[0064]继续参考图6和图7，具体地，所述磁传感器300包括PCB板31和安装于所述PCB板31上的磁感应芯片32，所述磁感应芯片32感应磁场变化以产生磁变信号。具体地，所述磁感应芯片32包括各向异性磁阻AMR磁感应芯片、巨磁阻GMR磁感应芯片、隧道磁阻TMR磁感应芯片、霍尔HALL效应磁敏感芯片或巨霍尔HALL效应磁敏感芯片。具体地，参考图8，所述磁感应芯片32包括至少两段磁敏感膜321并通过所述PCB板31电连接成惠斯通电桥，两所述磁敏感膜321可沿水平或者竖直方向并行排列，即所述磁感应芯片32可水平或者竖直安装于所述PCB板上。具体地，所述PCB板31上安装有磁传感器焊针33，所述磁传感器焊针33与所述磁感应芯片32电连接以输出所述磁变信号至所述磁变检测电路板22上。更具体地，所述磁传感器300还包括壳体34，所述PCB板31安装于所述壳体34内，所述磁传感器焊针33安装于所述PCB板31上并伸出所述壳体34。
[0065]参考图9至图13，为本发明所述地震检测系统的第二实施例的部分示意图，与第一实施例不同的是，在该实施例中，所述地震检测系统100’还包括检测电路板23，所述检测电路板23上安装有X轴振动磁场检测单元401、Y轴振动磁场检测单元402和Z轴振动磁场检测单元403，所述X轴振动磁场检测单元401、Y轴振动磁场检测单元402和Z轴振动磁场检测单元403分别为振动磁场双重传感器400，且所述X轴振动磁场检测单元401包括所述X轴振动检测单元和X轴磁场检测单元，所述Y轴振动磁场检测单元402包括所述Y轴振动检测单元和Y轴磁场检测单元，所述Z轴振动磁场检测单元403包括所述Z轴振动检测单元和Z轴磁场检测单元。
[0066]参考图10至图14,所述振动磁场双重传感器400包括基座41、振动传感部、磁传感部、振动传感部焊针412和磁传感部导电焊针44，所述基座41呈中空结构，所述振动传感部包括弹性板42、安装于所述弹性板42上的压电片14和磁性振子45，所述弹性板42的周沿支撑于所述基座41上，所述中空结构为所述弹性板42提供运动空间，受到震动时所述弹性板42沿垂直所述弹性板42的方向运动，所述磁性振子45随之产生变化的磁场，所述压电片14随之产生电能以形成振动信号，所述振动传感部导电焊针142安装于所述基座41上并与所述压电片14电连接以输出所述振动信号；所述PCB板43上安装有磁感应芯片32，所述磁感应芯片32依据周围磁场的变化产生磁变信号，所述磁传感部导电焊针44安装于所述基座41上并与所述PCB板43电连接以输出磁变信号。其中，在本实施例中所述磁性振子45安装于所述弹性板42的中心处，当然，所述磁性振子45也可以由数个且分别安装于所述弹性板42的其他位置。其中，所述弹性板42、压电片14和磁感应芯片32分别与所述第一实施例中的第一弹性板12a、压电片14和磁感应芯片32的结构相同，在此就不予详述。
[0067]较佳者，参考图11，所述弹性板42与所述PCB板43位置相对，进一步增加所述PCB板43上磁感应芯片感应磁场变化的灵敏度。具体地，参考图11和图12，所述中空结构为开设于所述基座41上的柱形孔，所述弹性板42安装于所述柱形孔的一端开口处，所述PCB板43安装于所述柱形孔的另一端开口处，结构简单、便于组装。
[0068]较佳者，参考图11和图12，所述基座41上盖设有屏蔽盖47，且所述屏蔽盖47包覆所述磁传感部和振动传感部。
[0069]参考图11和图12，所述磁性振子45包括连接体451和磁铁块452，所述连接体451连接于所述弹性板42和磁铁块452之间，使得所述磁铁块452的大小不受弹性板42大小的限制。其中，所述磁铁块452可以是一块或者多块。
[0070]参考图11至图13，所述振动磁场双重传感器400还包括设于所述基座41上端面上的基体51，所述基体51为印刷电路板，其上设有电连接所述压电片14和振动传感部焊针412的导电线路，所述弹性板42粘贴或螺纹安装于所述印刷电路板上，当然，所述弹性板42还可以为弹性金属板或聚合体柔性板，此时所述基体51为金属基体，且所述弹性板42激光焊接于所述基体51上。
[0071]较佳者，参考图14，所述磁感应芯片3之两磁敏感膜321沿水平方向并行排列于所述PCB板43上。
[0072]参考图15，为本发明第三实施例，与第二实施例不同的是，在该实施例中，所述磁感应芯片32的两所述磁敏感膜321沿竖直方向并行排列于所述PCB板431上。
[0073]参考图16，本发明还公开了一种地震检测方法，包括:(S1)检测某一检测点处的X轴、Y轴、Z轴三个方向上的振动信号和磁变信号；(S2)处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号；(S3)依据所述报警信号报警。与现有技术相t匕，本发明通过从地磁变异，震动变异方面进行实时动态检测，检测容易且检测精度高。
[0074]较佳者，所述步骤(SI)还包括:检测所述检测点处的重力加速度信号，所述步骤
(S2)还包括:依据所述重力加速度信号产生报警信号。
[0075]较佳者，所述步骤(SI)还包括:检测所述检测点处的地下水氡气信号，所述步骤
(S2)还包括:依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
[0076]以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种地震检测系统，其特征在于，包括: 振动检测模块，包括X轴振动检测单元、Y轴振动检测单元和Z轴振动检测单元,分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的振动信号； 磁场检测模块，包括X轴磁场检测单元、Y轴磁场检测单元和Z轴磁场检测单元，分别检测X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的磁变信号； 处理模块，处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号; 报警模块，依据所述报警信号报警。
2.如权利要求1所述的地震检测系统，其特征在于，所述振动检测模块还包括振动检测电路板，所述X轴振动检测单元、Y轴振动检测单元和Z轴振动检测单元分别为安装于所述振动检测电路板上的振动传感器，所述振动传感器包括基体、弹性板、安装于所述弹性板上的振子和安装于所述弹性板上的压电片，所述弹性板的周沿支撑于所述基体上，所述基体具有中空结构并为所述弹性板提供运动空间，受到震动时所述弹性板沿垂直所述弹性板的方向运动并带动所述振子运动，以使所述压电片因变形产生振动信号。
3.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述弹性板包括板面相对的第一弹性板和第二弹性板，所述压电片安装于所述第一弹性板上，所述振子包括位于第一弹性板和第二弹性板之间的第一振子，所述第一振子安装于第一弹性板和/或第二弹性板上并受所述第一弹性板和第二弹性板的振动而运动。
4.如权利要求3所述的地震检测系统，其特征在于，所述弹性板还包括与所述第一弹性板的板面相对的第三弹性板，所述振子包括位于所述第三弹性板与第一弹性板之间的第二振子，所述第二振子安装于所述第三弹性板和/或第一弹性板上，并受所述第一弹性板和第三弹性板的振动而运动。
5.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述振子位于所述弹性板的中心处。
6.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述中空结构为开设于所述基体上的柱形孔。
7.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述弹性板呈薄片状，具有中心活动区、环绕所述中心活动区的至少一个弹性臂以及环绕所述弹性臂的外沿支撑部，所述中心活动区、弹性臂及外沿支撑部之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的中心活动区、弹性臂及外沿支撑部，所述弹性板的外沿支撑部安装于所述基体上。
8.如权利要求7所述的地震检测系统，其特征在于，所述弹性臂有若干个，相邻的弹性臂之间均有一定的间隙，所述间隙中均分布有支撑桥以连接相邻的弹性臂。
9.如权利要求7所述的地震检测系统，其特征在于，相邻间隙中的支撑桥沿所述中心活动区交错分布。
10.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述压电片由若干条状PZT压电片连接而成，若干所述条状PZT压电片沿所述弹性板的中心处呈放射状分布。
11.如权利要求2所述的地震检测系统，其特征在于，所述基体还安装有振动传感器导电焊针，所述振动传感器导电焊针与所述压电片电连接以输出所述振动信号至所述振动检测电路板。
12.如权利要求11所述的地震检测系统，其特征在于，所述振动传感器还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖盖设于所述基体的端部并与所述基体的中空结构构成安装所述弹性板的容置腔。
13.如权利要求12所述的地震检测系统，其特征在于，所述屏蔽盖包括设于所述基体之上端的上屏蔽盖和设于所述基体之下端的下屏蔽盖，所述振动传感器导电焊针安装于所述基体上并穿过所述下屏蔽盖。
14.如权利要求1所述的地震检测系统，其特征在于，所述磁场检测模块还包括磁变检测电路板，所述X轴磁场检测单元、Y轴磁场检测单元和Z轴磁场检测单元分别为安装于所述磁变检测电路板上的磁传感器，所述磁传感器包括PCB板和安装于所述PCB板上的磁感应芯片，所述磁感应芯片感应磁场变化以产生磁变信号。
15.如权利要求14所述的地震检测系统，其特征在于，所述磁感应芯片包括各向异性磁阻AMR磁感应芯片、巨磁阻GMR磁感应芯片、隧道磁阻TMR磁感应芯片、霍尔HALL效应磁敏感芯片或巨霍尔HALL效应磁敏感芯片。
16.如权利要求14所述的地震检测系统，其特征在于，所述磁感应芯片包括至少两段磁敏感膜，两所述磁敏感膜沿水平或者竖直方向并行排列并通过所述PCB板电连接成惠斯通电桥。
17.如权利要求14所述的地震检测系统，其特征在于，所述PCB板上安装有磁传感器焊针，所述磁传感器焊针与所述磁感应芯片电连接以输出所述磁变信号至所述磁变检测电路板上。
18.如权利要求17所述的地震检测系统，其特征在于，所述磁传感器还包括壳体，所述PCB板安装于所述壳体内，所述磁传感器焊针安装于所述PCB板上并伸出所述壳体。
19.如权利要求1所述的地震检测系统，其特征在于，所述地震检测系统还包括重力加速度检测模块，用于检测重力加速度变异以输出重力加速度信号，所述处理模块处理所述重力加速度信号并依据所述重力加速度信号产生报警信号。
20.如权利要求1所述的地震检测系统，其特征在于，所述地震检测系统还包括地下水氡气检测模块，用于检测地下水氡气含量变异以输出地下水氡气信号，所述处理模块处理所述地下水氡气信号并依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
21.如权利要求1所述的地震检测系统，其特征在于，所述地震检测系统还包括检测电路板，所述检测电路板上安装有X轴振动磁场检测单元、Y轴振动磁场检测单元和Z轴振动磁场检测单元，X轴振动磁场检测单元、Y轴振动磁场检测单元和Z轴振动磁场检测单元分别为振动磁场双重传感器，且所述X轴振动磁场检测单元包括所述X轴振动检测单元和X轴磁场检测单元，所述Y轴振动磁场检测单元包括所述Y轴振动检测单元和Y轴磁场检测单元，所述Z轴振动磁场检测单元包括所述Z轴振动检测单元和Z轴磁场检测单元；所述振动磁场双重传感器包括基座、振动传感部、振动传感部导电焊针、磁传感部和磁传感部焊针，所述基座呈中空结构；所述振动传感部包括弹性板、安装于所述弹性板上的压电片和磁性振子，所述弹性板的周沿支撑于所述基座上，所述中空结构为所述弹性板提供运动空间，受到震动时所述弹性板沿垂直所述弹性板的方向运动，以使所述磁性振子提供变化的磁场、所述压电片产生振动信号；所述振动传感部导电焊针，安装于所述基座上并与所述压电片电连接以输出所述振动信号；所述磁传感部包括安装于所述基座上的PCB板和安装于所述PCB板上的磁感应芯片，所述磁感应芯片的磁敏感方向与所述磁性振子的磁场方向平行，所述磁感应芯片依据磁性振子产生的变化的磁场产生磁变信号；所述磁传感部焊针，安装于所述基座上并与所述磁感应芯片电连接以输出所述磁变信号。
22.如权利要求21所述的地震检测系统，其特征在于，所述磁性振子位于所述弹性板的中心处。
23.如权利要求21所述的地震检测系统，其特征在于，所述弹性板与所述PCB板位置相对布设。
24.如权利要求23所述的地震检测系统，其特征在于，所述中空结构为开设于所述基座上的柱形孔，所述弹性板安装于所述柱形孔的一端开口处，所述PCB板安装于所述柱形孔的另一端开口处。
25.如权利要求21所述的地震检测系统，其特征在于，还包括屏蔽盖，所述屏蔽盖盖设于所述基座的端部并包覆于所述磁传感部和振动传感部外。
26.一种地震检测方法，其特征在于，包括: (1)检测某一检测点处的X轴、Y轴、Z轴三个方向上的振动信号和磁变信号； (2)处理所述振动信号和磁变信号并依据所述振动信号和磁变信号产生报警信号； (3)依据所述报警信号报警。
27.如权利要求26所述的地震检测方法，其特征在于，所述步骤(I)还包括:检测所述检测点处的重力加速度信号，所述步骤(2)还包括:依据所述重力加速度信号产生报警信号。
28.如权利要求26所述的地震检测方法，其特征在于，所述步骤(I)还包括:检测所述检测点处的地下水氡气信号，所述步骤(2)还包括:依据所述地下水氡气信号产生报警信号。
【文档编号】G01V1/00GK104181578SQ201310199226
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月24日 优先权日:2013年5月24日
【发明者】刘乐杰, 彭春雷 申请人:北京嘉岳同乐极电子有限公司