专利名称：地声、地磁、地震动抗干扰地震预警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地震预警器，特别涉及一种地声、地
磁、地震动抗干扰地震预警器。
技术背景 地震造成严重的生命财产损失，向社会提供实用的地震预
警产品是一项有效的防震减灾措施，是利国利民社会稳定的需要。目前市场上 现有的地震报警器大多性能单一、可靠性和抗干扰性差。以往的地声报警设计 大多是钻深井，动则百米以上，浪费财力，其实从采声角度讲钻深井不外乎主 要是抗干扰，采声地下几百米和地上区别不太大，因为和地震源深度相比，百 米深度可忽略不计。我们知道，按现有技术比较容易探测和有价值的地震前兆 主要有三种地声、地磁、地震动，如果能综合利用，可以提高预警性能。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种地声、地磁、地震动抗干 扰地震预警器，它综合利用了地震的三种前兆，从而达到较好的预警效果。
本实用新型的技术方案如下
一种地声、地磁、地震动抗干扰地震预警器，由地声探测、地磁探测、地 震动探测、交流稳压电源、开机延时电路组成，其中
地声探测包括地声传感器、运算放大器、带通滤波器、二级运算放大器、 有源整流、阀值调整及整形电路、地声识别电路、警声地声切换、警声功放及 警声开关电路，地声传感器产生的信号输出到运算放大器反相输入端，放大后 经带通滤波器输入到二级运算放大器的同相输入端，输出的地声信号经有源整 流连接到阀值调整及整形电路，经地声识别电路后，连接警声地声切换、警声 功放及警声开关电路；
地磁探测包括地磁传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较 器、警声开关电路及警声功放，地磁传感器产生的信号经运算放大抗干扰电路 及灵敏度调整后输入窗口比较器，输出的地磁信号连接警声开关电路及警声功 放；
地震动探测包括地震动传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口
比较器、警声开关电路及警声功放，地震动传感器产生的信号经运算放大抗干 扰电路及灵敏度调整后输入窗口比较器，输出的地震动信号连接警声开关电路 及警声功放；
交流稳压电源，220V交流电经变压器降压后，经整流电路、滤波电容后连 接三端稳压器，稳压后再接滤波电容；
开机延时电路，由V6、 V7、 V8、 C26、 R43、 R44、 R45、 R46、 D17组成， C26经R46连接V8基极，V8集电极连接V7基极，V7集电极经R43接V6基极， V7基极经R45、 R44接V6基极，C26经D17正极接地。
本实用新型的优点在于1、它有三种预警信号组成，在相近时间段内，当有两种以上信号预警时，就引起人们的重视；2、地声传感器探测部分除了 地声传感器能接收震动信号，还采用地声识别电路，并自动切换为人工把关识 别，抗干扰性能强；3、不必钻深井，减轻人力、财力、物力；4、地声探测部 分对空气中传导的音频信号起阻断作用；5、地磁传感器对地磁场的大小和方 向变化敏感。6、使用通用元器件，制作成本低，性价比高。
图1是本实用新型整体结构方框图2是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。 由图l可以看到本实用新型的结构， 一种地声、地磁、地震动抗干扰地震 预警器，由地声探测、地磁探测、地震动探测及交流稳压电源、开机延时电路 组成，其中地声探测包括地声传感器、运算放大器、带通滤波器、二级运算放 大器、有源整流、阀值调整及整形电路、地声识别电路、警声地声切换、警声 功放及警声开关电路，地磁探测包括地磁传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏 度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功放，地震动探测包括地震动传感 器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功 放。
由图2可知，地声探测部分，地声传感器B产生的信号经电容C1、电阻 R2耦合到运放A1反相输入端，经放大后再经由R6、 R7、 R8、 C3、 C4、 A2组成 的带通滤波器，过滤掉除地声信号之外的高低端音频信号，输出到A3的同相 输入端进行二级放大，A3的输出端经由电容C6、电阻Rll、 R12、 R13、 R14、 R15、 A4、 A5组成的有源整流电路连接A6的反相输入端，R17连接A6的同相 输入端，构成阀值调整及整形电路，A6输出端经电容C7连接VI基极，VI、 Nl、 V2构成地声识别电路，使断续波、各种干扰波阻断，其中N1为NE555集成电 路，此电路接成单稳态延迟电路，输入信号经晶体管VI集电极连接N1的脚2， 起倒相触发的作用，Nl的脚3经电阻R23连接V2的基极，在测量信号波形VI 集电极为高电平期间，V2等于加上集电极电压，此时N1被置位，脚3亦为高 电平，使V2基极同时被偏置，因此检测期间V2集电极为低电平，当被检测输 入信号的宽度大于N1设定的延迟宽度时，V2集电极施加电压的时间大于基极 偏置时间，V2集电极输出高电平，此时被测信号属于连续波，这时V2集电极 一路推动发光管D14， D14通过R36接地，产生电压降，经R37连接V5的基极， V5集电极经R39至V4基极，V4的集电极连接功放N4的脚6，为N4供电，V4 的集电极经去耦电容C22后再经分压电阻R40、 R41分压后连接警声发声块N3 的电源端，N3上连接有电阻R42，起调节声音快慢作用，N3输出端经电容C24 至N4的脚3， N4的脚5经C25、扬声器BL接地，另一路至抗瞬间突变电容CIO， 经R24连接C11，给C11充电，充电电流推动V3导通，Dl为续流二极管，V3 经继电器K至电源9V， K触点S活动端与下端接通，发出报警声，警声提醒现场人员后过三秒左右Cll充电完毕，充电时间由Cll、 R24决定，K释放，S端 又与上端C2负端接通，扬声器BL发出现场被放大的疑似地声信号，现场人员 再用人耳判断真伪，作为最后把关，再采取相应措施。
地磁探测部分，地磁传感器Ll经耦合电容C17、电阻R26连接A7的反相 输入端，A7的反相输入端和输出端之间连接C18和R27， C18起抗干扰作用， R27起阀值调整作用，在实际应用中按地震裂度分为不同档位，A7的输出端连 接由R28、 R29、 D8、 D9、 A8、 A9、 DIO、 Dll组成的窗口比较器，推动发光管 D15， D15通过R36接地，产生电压降，经R37连接V5的基极，V5集电极经R39 至V4基极，V4的集电极连接功放N4的脚6，为N4供电，V4的集电极经去耦 电容C22后再经分压电阻R40、 R41分压后连接警声发声块N3的电源端，N3 上连接有电阻R42，起调节声音快慢作用，N3输出端经电容C24至N4的脚3， N4的脚5经C25、扬声器BL接地。
地震动探测部分，地震动传感器L2经电容C21、电阻R30连接A10的反相 输入端，A10的反相输入端和输出端之间连接C20和R31， C20起抗干扰作用， R31起阀值调整作用，在实际应用中按地震裂度分为不同档位，A10的输出端 连接由R32、 R33、 R34、 R35、 All、 A12、 D12、 D13组成的窗口比较器，推动 发光管D16， D16通过R36接地，产生电压降，经R37连接V5的基极，V5集电 极经R39至V4基极，V4的集电极连接功放N4的脚6，为N4供电，V4的集电 极经去耦电容C22后再经分压电阻R40、 R41分压后连接警声发声块N3的电源 端，N3上连接有电阻R42，起调节声音快慢作用，N3输出端经电容C24至N4 的脚3， N4的脚5经C25、扬声器BL接地。
开机延时电路，由V6、 V7、 V8、 C26、 R43、 R44、 R45、 R46、 D17组成， C26经R46连接V8基极，V8集电极连接V7基极，V7集电极经R43接V6基极， V7基极经R45、 R44接V6基极，C26经D17正极接地，起放电作用，充电时间 常数由C26、 R46决定。当打开电源开关K1时，9V稳压电源通过R46、 V8基极 和发射极给C26充电，充电期间V8导通，V6、 V7截止，C26充电完毕后，V8 截止，V6、 V7导通，延迟过程结束。
交流稳压电源部分，220V交流电经变压器T降压后，经整流电路D3-7整 流，再经C14、 C15滤波后连接三端稳压器N2， N2为LM7809，再由C12、 C13 滤波，供给整个装置稳定电源，R25、 D2是9V指示灯电路。
在地声探测部分，由于普通整流管有0.6V管压降，所以对信号要求幅度 较大，所以选择有源整流电路。地声阀值设定参照唐山余震期间的观测结果， 即水井中的前兆地声3级左右地震震中附近响度可达80分贝左右。整形电路 可将模拟信号转换为数字信号。N2的脚3经偏流电阻Rl给地声传感器供电。
本实用新型各集成电路在具体实施时可采用如下型号A1-A12为LM324， Nl为NE555， N2为LM7809， N3为KD-9561， N4为LM386。
5地声传感器制作用钻头在钢筋一端垂直中心打孔，把焊接好屏蔽线的驻 极体话筒受话面朝里放在里面，再用弹簧放进孔内话筒尾部，把屏蔽线从钢筋 侧面打孔穿出来，最后用塑料圆片轻轻砸入孔内封口，再将出线孔密封。
地磁传感器制作将铁芯去掉一字部分，用电磁线绕制即可。
地震动传感器制作用电磁线绕制空芯线圈，外形做成圆盘形，挂在机壳 上磁铁置于空芯线圈上方。
当有地声发生时，由于地声是连续波，当波形宽度超过设定值后，D14发 光，BL发出报警声，过了约3秒后报警停止，马上转为被放大的疑似地声信号， 再经现场人员用人耳判断釆取相应措施。
当有地磁发生时，由于地磁传感器磁场检测面向大地，传感器产生感应信
号，D15发光，BL报警，阀值参照汶川北川中学5. 12大地震发生前13分钟发 现指南针偏转现象，此时指南针磁场约在30-100高斯，地磁场变化必须大于 此磁场才能发生指南针偏转。
当有地震动发生时，由于有拉伸弹簧的缓冲作用，感应线圈和磁铁产生相 互运动，在感应线圈内产生信号，由于采用纵波信号报警，在横波到来之前这 10-30秒左右的时间里，能及时提前报警，这样有利于大灾面前减少伤亡。
地声传感器由于采用钢铁材料和密封，只能接收振动产生的信号，对空间 传播的信号不敏感，但对振动信号灵敏度极高，又由于钢铁材料传播声音速度 是较高的，能做到时时刻刻捕捉大地的声音。地磁传感器采用电磁铁结构，对 磁场方向变化信号产生原理是当磁场方向和传感器铁芯方向一致时，地磁对 传感器的感应信号最弱，当磁场方向和传感器的铁芯方向相差90度时，对传 感器感应信号较强，因为有了这样的变化，当有偏转地磁场时，传感器就产生 了感应信号。地震动传感器经多年使用运行可靠性非常理想，不产生误报警， 2003年8月内蒙古赤峰市巴林左旗发生5. 9级地震，即时报警，此技术属于无 触点运行，解决了长期工作中接触不好的弊端。
权利要求1、一种地声、地磁、地震动抗干扰地震预警器，其特征在于由地声探测、地磁探测、地震动探测、交流稳压电源、开机延时电路组成，其中地声探测包括地声传感器、运算放大器、带通滤波器、二级运算放大器、有源整流、阀值调整及整形电路、地声识别电路、警声地声切换、警声功放及警声开关电路，地声传感器产生的信号输出到运算放大器反相输入端，放大后经带通滤波器输入到二级运算放大器的同相输入端，输出的地声信号经有源整流连接到阀值调整及整形电路，经地声识别电路后，连接警声地声切换、警声功放及警声开关电路；地磁探测包括地磁传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功放，地磁传感器产生的信号经运算放大抗干扰电路及灵敏度调整后输入窗口比较器，输出的地磁信号连接警声开关电路及警声功放；地震动探测包括地震动传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功放，地震动传感器产生的信号经运算放大抗干扰电路及灵敏度调整后输入窗口比较器，输出的地震动信号连接警声开关电路及警声功放；交流稳压电源，220V交流电经变压器降压后，经整流电路、滤波电容后连接三端稳压器，稳压后再接滤波电容；开机延时电路，由V6、V7、V8、C26、R43、R44、R45、R46、D17组成。
2、 根据权利要求1所述的一种地声、地磁、地震动抗干扰地震预警器， 其特征在于地声传感器由钢筋、驻机体话筒、弹簧、屏蔽线及塑料圆片组成， 屏蔽线焊接在驻机体话筒上，驻机体话筒位于钢筋孔内，孔内话筒尾部有弹簧 及塑料圆片。
专利摘要本实用新型公开了一种地声、地磁、地震动抗干扰地震预警器，它由地声探测、地磁探测、地震动探测及交流稳压电源、开机延时电路组成，其中地声探测包括地声传感器、运算放大器、带通滤波器、二级运算放大器、有源整流、阀值调整及整形电路、地声识别电路、警声地声切换、警声功放及警声开关电路，地磁探测包括地磁传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功放，地震动探测包括地震动传感器、运算放大抗干扰电路及灵敏度调整、窗口比较器、警声开关电路及警声功放。
文档编号G08B21/10GK201413563SQ200920013900
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者于舒隆 申请人:于舒隆