[发明专利]基于MEMS微气压计的差分式次声波监测仪

说明书

本发明涉及一种基于MEMS微气压计的差分式次声波监测仪，包括：MEMS微气压计模块、信号输出模块、信号远程传输模块；其中，所述MEMS微气压计模块有偶数个，这些MEMS微气压计模块成差分式结构；所述MEMS微气压计模块用于采集次声波信号，所采集的次声波信号经信号输出模块输出，并由所述信号远程传输模块传输到外部的远程服务器。

技术领域

本发明涉及次声波监测领域，特别涉及一种基于MEMS微气压计的差分式次声波监测仪。

背景技术

我国是自然灾害多发国家，除了地震台站和气象台站对我国境内的地震和恶劣天气进行监测以外，大气次声波扰动与自然灾害(如地震、大气强对流、台风、泥石流、火山)有密切的关联性。目前我国多家科研单位建立次声观测系统并开展大气次声波观测研究，然而这些观测系统并没有形成一套整体系统，且布局较分散，监测站点也较少，其中重要的因素是大气次声波传感器成本较高，在获得国家重点资助支持前，难以大区域、高密度地安装布设，而且目前的传感器由于声学机械部分本身存在的频响一致性问题，将会对阵列观测精度造成一定影响，因此无法形成高分辨率观测网络。

MEMS(Micro electro mechanical Systems，微型电子机械系统)，是指可批量制作的，将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS传感器已在消费电子产品、汽车工业、医疗保健、机器人及自动化工业、太空卫星、运载火箭、航空航天设备等领域有着广泛的应用。采用MEMS技术实现的次声波传感器具有生产成本较低，且一致性的控制较容易等优点，能够有效地克服现有次声观测系统所存在的不足，具有在次声观测领域应用的广泛前景。

目前美国使用MEMS芯片制造次声波传感器，建立了一个名为USarray的次声监测网络系统，该次声监测网络系统负责频段为0～0.02Hz次声波的监测任务，具有较高分辨率和较高的网络密度。这与采用MEMS芯片所制造的次声波传感器的低成本优势是分不开的。该次声波监测系统能够以对USarray所在的区域的各种自然灾害(飓风、龙卷风、雷暴、大气强对流天气、地震等)进行较高精度的观测。但该系统没有应用差分式设计，无法有效地去除干扰。

近年来，美国夏威夷大学次声实验室使用基于APPLE iphone6手机内置的MEMS微气压计模块开展次声波分布式阵列观测研究，该模块能够对手机周边的微小气压/次声波进行监测，并通过该实验室开发的REDVOX软件将信号采集，并发送回实验室的综合服务器，然而该服务器位于美国，暂时无法设置传送到中国境内。且使用该软件可能面临相关信息安全问题。

发明内容

本发明的目的在于克服已有的次声波监测系统生产成本较高、频响一致性存在问题等缺陷，从而提供一种成本较低、频响一致性较高的次声波监测系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于MEMS微气压计的差分式次声波监测仪，包括：MEMS微气压计模块、信号输出模块、信号远程传输模块；其中，

所述MEMS微气压计模块有偶数个，这些MEMS微气压计模块成差分式结构；所述MEMS微气压计模块用于采集次声波信号，所采集的次声波信号经信号输出模块输出，并由所述信号远程传输模块传输到外部的远程服务器。

上述技术方案中，所述MEMS微气压计模块成差分式结构包括：

一个MEMS微气压计模块为密闭腔室结构，其包括前腔与后腔，前腔与后腔之间通过一前后腔隔板隔离，在所述前后腔隔板的两侧各自安装有一个MEMS模块核心感应芯片，在所述前后腔隔板上安装有一压力平衡管，在前腔与后腔上还分别向外伸出一根传声导管：入口导管和出口导管；