[发明专利]一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测系统

说明书

技术领域

本发明专利涉及大地震监测仪器和电路系统设计领域，具体涉及一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测系统。

背景技术

地球经过不断的运动和变化，逐渐积累了巨大的能量，在地壳某些脆弱地带，造成岩石突然发生破裂，或者引发原有断层的错动，这就是地震。我国是全球大陆地震灾害最严重的国家之一，在约占全球陆地面积1/14的国土上，每年发生地震的次数却占全球陆地地震次数的1/3以上。加强地震灾害的对策研究，提高地震监测预测的技术水平，减轻地震灾害，与国家的发展社会的稳定和人民生命财产的安全都有着直接关系和重大意义。

在诸多地震前兆中，地声是存在于地球内部的基本现象，是除地震波以外直接获取地下信息的重要途径之一，它可以反映出地震孕育过程中的某些地球物理化学信息，也是地震预报研究的重要领域之一。

至上世纪六七十年代至今，人们提出了多种用于地震监测的地声探测装置，这些装置大都采用采用单一频谱响应的声传感器，在地表或地面下检测地声信号。如：中国专利200510024084.3、中国专利201210192743.4、中国专利201110115987.8、中国专利85100713中所公开的技术，以及发表在《南京师院学报》上的“地声研究与DS型地声仪”、发表在《地球物理学报》上的“地声与地震相关性的初步探讨”、发表在《华北地震科学》上的“计算机多媒体技术与地声监测及地震预报”中所提到的技术，等等。这些技术方案存在一些共性的问题：第一，地声信息不仅包含地震孕育过程中或临震前地下基岩断面及其周围小破碎及微断裂所产生的高频超声波，还包括临震前基岩宏观破裂及地壳蠕变过程中所产生的低频可听波和次声波(田时秀，“地声和地震预报”，物理[J]，1978)。而目前技术方案均使用单一频谱响应的声传感器，仅于地下检测高频超声波，或仅于地表检测低频可听波或次声波，未能全面地检测地声信息的所有频率信息；第二，目前所广泛使用的声发射传感器不仅可检测地声信息中频率、强度等标量信息，还可检测地声声源方向这一矢量信息。然而，目前技术方案中声传感器的安装时均未考虑优化传感器的安装点，以明确地分辨出地声声源方向；第三，目前所提出的技术方案中，并未详细提及保证装置稳定、可靠地、长时间地监测地声信息的辅助装置或组成模块。

鉴于此，本发明提出一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测系统，采用多组不同频率响应声传感器组成的传感器列阵覆盖地声信息所有频谱范围，并以可区分声波声源方向的安装方式，再配以保证系统可靠地、长时间地工作的辅助组成模块，使本系统适于全自动化、低成本、高可靠性、可大规模密集布局，而且可长时间监测大地震孕育过程、临震前地下完整的地声变化信息。

发明内容

本发明的目的是为了给现有大地震监测领域提供一种全自动化、低成本、高可靠性、可大规模密集布局，可长时间监测地下地声变化信息的监测系统，监测数据可用于大地震孕育过程的科学研究，以及预测预报。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明是一种基于地声检测方法的大地震孕育过程及临震监测系统，包括：电源管理模块1、主控及数据存储发送模块2、信号传输通路模块3、信号处理模块4，其特征在于：还包括三组可检测不同地声声波频段及声波来源方向的传感器阵列模块5。

上述方案中，其中所述传感器阵列模块5包括次声波传感器组501、可听波传感器组502、超声波传感器组503，且每组传感器包含至少三个同类传感器；每组传感器内部为并联连接，信号加和后分别与信号处理模块4相连接。

上述方案中，其中所述信号处理模块4包括滤波器401、放大器402、通道转换及模数转换器403；滤波器401、放大器402、通道转换及模数转换器403依次相连接；滤波器401输入信号来自传感器阵列模块1，通道转换及模数转换器403输出信号与信号传输通路模块3相连接。

上述方案中，其中所述信号传输通路模块3包括至少两个信号传输电缆301、至少一个信号中继器302，且传输电缆301可传输信号和供电；传输电缆301、信号中继器302依次交替相连接；信号传输通路模块3输入信号与首位传输电缆301相连接，信号传输通路模块3输出信号由末位传输电缆301与主控及数据存储发送模块2相连接；传输电缆301数量比信号中继器302多且仅多一个。

上述方案中，其中所述主控及数据存储发送模块2包括主控单元201、数据存储发射202单元；主控单元201、数据存储发射单元202依次相连接；主控单元201输入信号来自传输通路模块3。