[实用新型]一种地质灾害监测专用地磁传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于一种对地质灾害进行监测的地质灾害监测专用地磁传感器设备领域。

背景技术

一般地质灾害的主要表现形式为崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷等，而对这些灾害传统的监测方式，是指借助于简单的测量工具对灾害地区的地面裂隙宽度进行监测，从而达到监测、预警的目的。然而传统的埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等，然而这些监测的方法都只能了解监测点的一维线位移情况，无法全面的了解地质状况。在实际的地质灾害发生过程中，其前兆是以多种形式出现的，其中由于地质状态发生变化使地磁产生变化就是主要形式。

发明内容

本实用新型将民用航空领域的三轴磁通门式传感器技术应用在地质灾害监测设备中，以外接传感器的形式出现。本实用新型由三轴磁通门式传感器、信号调理电路、微处理器、RS485接口电路、电源调理电路组成。电源调理电路为三轴磁通门式传感器提供4KHz的电源激励，三轴磁通门式传感器敏感三个轴向上的地磁信号，输出8KHz交流模拟信号，通过信号调理电路转换为供微处理器中模/数转换器(A/D转换)可采集的信号，微处理器将采集的信号换算成磁场强度，按设定的通讯协议通过RS485转换器与控制设备连接。

因此本专利的第一目的，将民用航空领域的三轴磁通门式传感器技术利用到地质灾害监测、预警领域。

本专利的第二目的，通过增加外围电路，将三轴磁通门式传感器输出的模拟信号转换为更利于运算的数字信号。

本专利的第三目的，将采集的数字信号换算为磁场强度。

本专利的第四目的，设计数字通信接口，为地质灾害监测专用地磁传感器的使用提供外围条件。

本专利的第五目的，设计独立的安装调试方法，使地质灾害监测专用地磁传感器的安装脱离控制设备的限制。

本专利的第六目的，高可靠性封装设计和微功耗设计，保证地质灾害监测专用地磁传感器可靠工作，并最小限度消耗控制设备电力。

技术方案是：

地质灾害监测专用地磁传感器由三轴磁通门式传感器、信号调理电路、微处理器、RS485接口电路、电源调理电路组成，其中

1、与外部电源相连接的电源调理电路分别与微处理器及三轴磁通门式传感器相连，其中：电源调理电路由频率源、分频电路、滤波电路、放大电路和移相电路组成，电源调理电路将外部电源供电转换为三轴磁通门式传感器工作所需的高频激励源，为三轴磁通门式传感器提供4KHz的电源激励；同时外部电源通过电源调理电路为微处理器提供地质灾害监测专用地磁传感器所需的直流电源，并提供标准电压输出；其中三轴磁通门式传感器采用民用航空领域内的三轴磁通门式传感器，三轴磁通门式传感器的测量范围为0～2000G(高斯)，模拟输出精度为0.02mG(毫高斯)；

三轴磁通门式传感器敏感三个轴向上的地磁信号，按8KHz交流模拟信号形式输出地磁信号，通过信号调理电路转换为供微处理器中模/数转换器(A/D转换)可采集的信号，微处理器将采集的信号换算成磁场强度，按设定的通讯协议通过RS485接口电路与控制设备连接；

其中RS485接口电路为设置了RS485接口的RS485电路，RS485接口电路通过RS485接口与控制设备连接。

2、地质灾害监测专用地磁传感器中的信号调理电路由前置放大电路、选频放大电路、相敏解调电路和滤波电路组成，确保将三轴磁通门式传感器输出的地磁信号转换为供模/数转换器采集的信号，并将干扰降到最低。

3、地质灾害监测专用地磁传感器的微处理器是通过其自身的24位差分模/数转换器对从通过信号调理电路收到的信号进行差分采样，采样的结果进行换算后按设定的协议输出为三个轴向的磁场强度值，微处理器将换算过的三个轴向的磁场强度值数据经过RS485转换电路后输出到控制设备。其中微处理器采用带A/D采样电路的极低功耗微处理器，已经调试具备完成数据采集、计算及通讯过程的软件层功能。

4、地质灾害监测专用地磁传感器采用整体封装的密封设计，具体结构是地质灾害监测专用地磁传感器只有电源接口和RS485接口暴露在外，其他部件被整体整体封装在密闭容器中。

5、微处理器的算法程序将采集的数据换算成振动值和倾角值，RS485转换电路完成串行信号的电平转换。

本专利的有益效果：

本专利实现了地质灾害点的地磁变化监测，为地质灾害监测、预警提供了更加科学可靠的技术支持。可有效减防止灾害对人民生命财产产生更大的危害，具有很高的技术含量及社会、经济价值。促进了我国减灾防灾工作在技术层面上的发展。