[发明专利]地震监测装置、监测系统及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震监测装置，尤其涉及一种由磁场监测模块和振动监测模块组成的地震监测装置。

背景技术

地震是一种对人们生命财产有重大危害的自然现象，由地震引起的地震波的频率范围为0.1Hz到几十Hz，这个频率范围与地表不同尺度的建筑物本身的共振频率是正好对应的，它会直接影响到建筑物在地震时的摇晃程度。按传播方式，地震波被分成三种类型：纵波、横波和面波。纵波(P波)是推进波，它在地壳中的传播速度为5.8～8千米/秒。纵波会最先到达震中，它使地面发生上下震动，破坏性较弱。横波(S波)是剪切波，它在地壳的传播速度为3.2～4.0千米/秒。横波次于纵波到达震中，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波(L波)是由纵波和横波在地表相遇后激发产生的混合波，它的波长大、振幅强，只能沿地表传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

人们一直希望能准确预报地震发生时间、地点和量级，以便尽可能避免或减少地震造成的损失。目前的地震报警器或监测装置多为大型专业设备，不适于普及，而且地震预报还是一个世界性的难题，预报准确率不高。因此，亟待一种改进的结构简单、监测准确的地震监测装置，可在地震来临前或来临时准确预报地震。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种结构简单、监测准确快速的地震监测装置。

本发明的另一个目的在于供一种结构简单、监测准确快速的地震监测系统。

本发明的另一个目的还在于供一种结构简单、监测准确快速的地震监测预警方法。

为实现上述目的，本发明的地震监测装置包括用于监测地球表面X、Y、Z方向的空间磁场变化的磁场监测模块；以及振动监测模块，所述振动监测模块具有三个分别用于检测地球表面X、Y、Z方向的振动的振动监测传感器单元。每一所述振动监测传感器单元包括基座以及安装于所述基座之上的：振动臂，其具有固定端和自由端；变化磁场产生装置，其安装于所述振动臂的自由端上，用于随所述振动臂的移动而产生变化的磁场；安装本体，其具有夹持部和限位槽，所述振动臂的固定端由所述夹持部夹持，所述自由端和所述变化磁场产生装置的移动幅度由所述限位槽限制；和传感器芯片，其设置于所述变化磁场产生装置之下，用于检测所述变化磁场产生装置产生的变化磁场。

较佳地，所述安装本体上形成一用以容纳所述振动臂的间隙，所述间隙的宽度大于所述振动臂的振动幅度，从而在横向上保护振动臂及附属装置，防止振动臂由于外力过载而在横向上偏离过大，导致损坏。

较佳地，所述振动臂具有靠近所述自由端的末端，所述安装本体在相对所述振动臂的末端的位置上设置凹部，从而在上下方向(垂直方向)上保护振动臂及附属装置，防止振动臂由于外力过载而在上下方向上偏离过大，导致损坏。

较佳地，所述安装本体上形成一用以容纳所述传感器芯片的凹槽，所述凹槽位于所述限位槽之下，从而保护所述传感器芯片。

较佳地，所述振动监测传感器单元还包括遮蔽壳体，用以保护所述振动监测传感器单元的其他元件。

较佳地，所述振动监测传感器单元还包括遮蔽壳体还包括安装于所述基座上的电性装置。

较佳地，所述传感器芯片包括由若干GMR元件和若干电阻元件组成的惠斯通电桥电路及相关连接焊盘。

作为另一实施例，所述磁场监测模块具有三个分别用于检测地球表面X、Y、Z方向的磁场变化的磁场监测传感器单元，每一所述磁场监测传感器单元包括由若干GMR元件和若干电阻元件组成的惠斯通电桥电路及相关连接焊盘。

本发明的地震监测系统包括上述地震监测装置、与所述地震监测装置连接的放大器、模数转换器、CPU和警报系统。

本发明的地震监测方法包括：设置一磁场监测模块，根据所述磁场监测模块中的惠斯通电桥电路的差分输出波形，从而监测地球表面X、Y、Z方向的空间磁场变化；设置一振动监测模块，以监测地球表面X、Y、Z方向的振动变化情况，其中，所述振动监测模块中的振动臂由于地震发生致使其振动时，其自由端上的变化磁场产生装置随振动臂发生位移从而导致磁场监测传感器单元周围磁场改变，位于该变化磁场发生装置下的传感器芯片中的惠斯通电桥电路检测出该磁场发生装置的磁场变化，以监测地球表面X、Y、Z方向的振动变化；通过分析由所述磁场监测模块监测到的空间磁场输出突变和/或由所述振动监测模块监测到的振动输出突变，从而判断是否发生地震。